[发明专利]梳形功能化聚氨酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体及其制备技术领域，具体涉及一种梳形功能化聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯（PU）作为嵌段共聚物一般是由短链段原料和长链段原料聚合而成，因其中的硬段和软段会发生微相分离不仅使其具有较好的生物相容性，还具有优良的耐磨性、耐挠曲、耐湿气和耐多种化学品性能，此外它还具有易于加工，能采用常规方法消毒等优点，使之被广泛用于制备介入导管、心脏起搏器绝缘线等医疗器械，是研究和应用最为广泛的生物医用高分子材料之一。然而作为长期植入体内的制品，如小直径人工血管，因其抗凝血性能仍不能满足临床要求，故其的生物相容性仍需要进一步提高。

聚乙二醇是一种亲水性，无毒性和无免疫原性的生物相容性材料。人们发现在聚氨酯膜的表面接枝聚乙二醇，可以降低蛋白吸附和血小板活性，从而提高其血液相容性。如Lee等人发现用分子量小于10000的聚乙二醇改性后的聚氨酯表面具有显著的抗蛋白吸附和抗血小板黏附作用（Journal of Biomedical Materials Research, 1998, 40: 314-323.）。另外，有研究者将磺酸基、赖氨酸、精氨酸-甘氨酸-谷氨酸多肽以及肝素等接枝到聚氨酯表面的聚乙二醇链端，也能进一步提高生物相容性（Bae JS , Seo EJ , Kang IK. Synthesis and characterization of  heparinized  polyurethanes using plasma glow discharge . Biomaterials 1999; 20(6):529 -537）。但遗憾的是这些表面改性方法复杂，首先需要用等离子处理或者高温下与二异氰酸酯反应来活化表面，然后才能接枝聚乙二醇。这种方法很显然用于人工血管的内表面改性就显得更不方便了。

为了避免复杂的表面改性过程，很多研究者开始采用本体改性（即将聚乙二醇链接枝到聚氨酯主链上）来提高其生物相容性。计剑等将四氢呋喃和单环氧基聚乙二醇进行开环反应，先得到带聚乙二醇侧链的聚醚二元醇，然后再以该聚醚二元醇为软段合成聚氨酯，从而将聚乙二醇接枝到聚氨酯软段上[高等学校化学学报, 1999, 20(5): 814-818]。Kim JH等通过化学反应得到含聚乙二醇侧链的二元醇，以此二元醇为扩链剂将聚乙二醇链的连接到聚氨酯的硬段区 [Biomaterials 2002, 23: 2015-2025]。这些方法所用的聚乙二醇侧链的端基为甲氧基，所得到的聚氨酯没有可反应的基团。

但更常用的方法是通过化学反应将聚乙二醇链直接接枝到聚氨酯主链上。这种方法需要聚氨酯主链和/或聚乙二醇的端基含有活性反应点，例如聚氨酯主链上的氨基甲酸酯基团通常作为活性点来接枝异氰酸酯封端的聚乙二醇低聚物 [Biomaterials 1995, 16: 467- 471]。当仲胺作为活性点被引入到聚氨酯扩链剂中，氯甲酸酯封端的聚乙二醇链就可以和仲胺反应，从而得到聚乙二醇接枝的聚氨酯 [Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry 1999, 37, 3441-3448]。但这种方法需要先对仲胺进行保护，合成得到聚氨酯主链后再脱保护，才能得到仲胺反应位点，故步骤较复杂。这些研究虽在一定程度上提高了聚氨酯的血液相容性，但在引入聚乙二醇接枝的反应位点时，都需要多步化学反应，操作复杂，且得到的聚氨酯的聚乙二醇侧链的端基要么是磺酸基，要么是甲氧基，也就是说没有可反应的基团来进一步接枝生物活性大分子，如生长因子等，来提高材料的生物活性，使植入体内制品能长期使用。

因此，迫切需要寻找一种在聚氨酯的聚乙二醇侧链的端基上具有可反应基团，以为进一步接枝生物大分子或接枝生物活性分子提供反应位点，同时制备又较为简单的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，首先提供一种带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，该方法不仅简单，且可获得聚乙二醇侧链端基为氨基或环氧基的梳形功能化聚氨酯材料。

本发明的另一目的是针对现有技术的不足，提供一种带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，该方法不仅简单，且可获得聚乙二醇侧链端基为羧基的梳形功能化聚氨酯材料。

本发明的再一目是提供一种由上述方法分别制备的带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料，该材料聚乙二醇侧链的端基为可反应基团。

本发明首先提供的带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：