[发明专利]一种生物型聚氨酯及其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种生物型聚氨酯，所述生物型聚氨酯的原料包括1,3,5‑苯三甲醇、二异氰酸酯、含羟基氨基酸、聚乙二醇单甲醚；其中，所述二异氰酸酯中的异氰酸基团的摩尔数＞所述1,3,5‑苯三甲醇、氨基酸和聚乙二醇单甲醚中的羟基以及羧基的摩尔数之和。本发明还包括上述生物型聚氨酯的制备方法和在聚氨酯类多孔海绵领域的应用。该生物型聚氨酯的优点为：(1)具有较高的柔性和良好的可降解性；(2)兼有较为理想的生物相容性；(3)所得的生物型聚氨酯后续与水发生发泡反应所形成的生物型聚氨酯多孔海绵，具有均匀致密的泡孔和较高的孔隙率，兼有理想的力学性能。

技术领域

本发明属于聚氨酯领域，具体涉及一种生物型聚氨酯及其制备方法及其应用。

背景技术

生物材料作为一类特殊的功能材料，一般情况下直接与生理系统接触并发生作用。生理系统既包括体内的生理环境，如血液、组织和细胞等，也包括体外的生理环境如细胞培养盘和生物反应器中的细胞-培养液系统。生物材料可以是天然生物材料，即在生命过程中形成的材料，如结构蛋白(胶原纤维、蚕丝等)和生物矿物(骨、牙、贝壳等)；也可以是用物理或化学的方法来合成或改性的材料，进而制作加工成生物制品。生物材料一般要满足两个特征：其一是功能性，即能够对生物体的细胞、组织和器官进行诊断、替代或修复，使其具有与天然组织相适应的力学性能；其二是相容性，即不引起生物体组织、血液等不良反应，材料无毒，不引起人体细胞的突变，不引起中毒、溶血、凝血、发热和过敏等现象。

目前可降解的生物材料受到越来越多的关注，特别是在生物型聚氨酯类多孔海绵的领域中，有着重要的应用。聚氨酯类医用材料迅速崛起，和它本身独特的性质有关。聚氨酯类材料，不论是线型还是体型结构，其相容性好、分子设计自由度大，可以分为弹性体、泡沫体、粘合剂、涂料等，可替代塑料、橡胶、尼龙等材料。

然而，目前聚氨酯类多孔海绵材料的综合性能还是不太理想。其缺陷主要为，可降解性、生物相容性和海绵的各个性能方面难以兼顾，降解时间难以调控。因此，如何设计一种聚氨酯类多孔海绵材料，解决上述技术问题，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物型聚氨酯，其包含有以苯环为核，且以氨基酸及其少量的聚乙二醇单甲醚为支链的星型结构。令人意外的发现，上述生物型聚氨酯作为海绵，能够克服现有技术的缺陷，兼有理想的力学性能和良好的降解性能。本发明还提供了上述生物型聚氨酯的制备方法，以及在聚氨酯类多孔海绵领域中的应用。

本发明的一个目的在于提供一种生物型聚氨酯，其通过以下技术手段得以实现：

一种生物型聚氨酯，其原料包括1,3,5-苯三甲醇、二异氰酸酯、氨基酸、聚乙二醇单甲醚；其中，所述二异氰酸酯中的异氰酸基团的摩尔数＞所述1,3,5-苯三甲醇、含羟基氨基酸和聚乙二醇单甲醚中的羟基以及羧基的摩尔数之和。

进一步地，二异氰酸酯中的异氰酸基团的摩尔数是所述1,3,5-苯三甲醇、含羟基氨基酸和聚乙二醇单甲醚中的羟基以及羧基的摩尔数之和的1.05-1.4倍，优选为1.1-1.3倍。

本发明采用1,3,5-苯三甲醇为核，先与二异氰酸酯反应形成具有星型结构的预聚物，使得预聚物的末端均为含有异氰酸基团的化学结构；然后该异氰酸基团再分别与氨基酸上的羧基和羟基，以及和聚乙二醇单甲醚上的羟基反应，形成侧链随机接枝有氨基酸或者聚乙二醇单甲醚结构的化学结构，即生物型聚氨酯。

值得注意的是，上述生物型聚氨酯的原料在反应体系中，二异氰酸酯上的异氰酸基团相对于羟基和羧基的总摩尔数是过量的，从而所得到的生物型聚氨酯的结构中，侧链上会有残留的未反应的异氰酸基团。该残留的未反应的异氰酸基团用于后续将该生物型聚氨酯作为前驱体，与水反应，从而产生聚氨酯类多孔海绵。

进一步地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯的一种或多种。