CN103495203B - 一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用 - Google Patents
一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用，先以2,2′-二硫二乙醇为引发剂，通过开环聚合方法合成含二硫键的双端羟基的聚己内酯；再通过与含二硫键的二异氰酸酯反应，形成含二硫键的聚酯型聚氨酯；再用氯化钠溶液浸渍生物模板藤后再煅烧，得藤的负模多孔氯化钠；最后以含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液浸泡藤的负模多孔氯化钠，再经干燥、去除负模后获得蜂窝状聚氨酯多孔支架，其聚氨酯的分子结构式为
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域，特别涉及一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用。
背景技术
组织工程是一种新兴的再生医学技术，它是利用工程学和生物学的基本原理和方法，研究和开发能修复、改善和替换人体组织或器官功能的一类技术。在组织/器官结构修复和功能恢复领域被寄予厚望。组织工程技术是通过在多孔支架上种植特定细胞，经体外或体内培养以形成特定结构的组织/器官，以恢复其功能。多孔支架在决定工程化组织结构和功能中发挥着至关重要的作用，因此开发空间结构和材料功能性质双重仿生的多孔支架是组织工程技术成功的关键。
在组织工程中，多孔支架包含支架材料和支架孔结构两重含义。通常，支架材料应该具有良好的生物相容性、生物力学性能、生物可降解性及降解产物无毒性，以及工艺方便性，目前多为可生物降解的高分子材料。在众多备选材料中，人工合成的生物聚酯类高分子，由于具有原料来源广泛，降解性能和力学性能可调、成型方法灵活等优点，已成为各种生物医用材料的首选。然而，聚酯类材料在组织工程中应用的最大缺点是降解速度可控性不够理想，且降解产物呈酸性，易诱发炎症。而聚氨酯则以其独特的力学性能被认为是极具潜力的组织工程支架材料。然而，聚氨酯材料用作组织工程支架材料时，在生物相容性和生物可降解性方面需要改善。例如，专利号为201210560386.2的中国专利公开了一种利用多肽RGD修饰聚氨酯以提高生物相容性的方法。早期的生物医用聚氨酯材料应用形式多是人造血管、各种导管等，对生物可降解性不作要求或要求不高。与此不同的是，拟用作组织工程支架的聚氨酯则需要较好的生物降解可调性，以获得与新生组织生长速度匹配的降解速度。
组织工程支架的多孔结构主要包括泡沫状、网眼状、蜂窝状和纤维状等。制备这些孔结构的方法主要包括沥滤法、冷冻干燥法、致孔剂法、相分离法等。其中，由于蜂窝状孔结构的多孔支架可促进支架内外养分传输，利于支架内部细胞的成活和生长，在组织工程中受到特别的重视。目前已发展了单向冷冻干燥法、微针阵列模板法、快速成型法和离子胶凝法等，虽然关于它们的研究均取得了一些进展，但仍存在孔道直径小或孔隙率低等缺点。最近，专利号为201010602753.1的中国专利公开了一种利用植物多孔组织作为模板制备蜂窝状多孔支架的技术，可以获得孔径范围为10～160微米的蜂窝状孔结构，然而该方法步骤较多、工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用，该制备方法原料易得、反应条件温、制得的聚氨酯支架具有生物降解可控性强的优点，能够用于基于组织工程的组织再生修复。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其聚氨酯的分子结构式如下所示：
其中，x=y，x=3～9；z1=z2，z1=1、2或3；分子量范围为1.2～20万。
其形貌为蜂窝状，孔隙率为76%～92%，含有直径为80～300微米的管状孔，管状孔的孔壁上含有大小为10～20微米的微孔。
所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：按摩尔比为1:(6～18)在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入己内酯摩尔量5‰～1%的催化剂异辛酸亚锡，在惰性气氛保护下在110～130℃反应24～48小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：按摩尔比为(1.02～1.05):1将含二硫键的二异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯作为溶剂，形成含反应物的有机溶液，再在惰性气氛保护下加入反应物质量0.5%～1%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在65℃～90℃下反应5～10小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：将生物模板藤加工成样品，利用NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，得到藤/NaCl复合物，将藤/NaCl复合物干燥后煅烧，按1～3℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温2～6小时，再以10～30℃/分钟的升温速率升至790℃，保温20分钟至2小时后降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：将步骤2）得到的含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水有机溶剂中，配成质量浓度为10%～30%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在真空环境中保持2～4小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，真空干燥，再在水中浸泡以去除氯化钠，最后经干燥即得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
所述的步骤1）中的反应产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯；
所述的步骤2）中的反应产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯；
所述的步骤2）中的真空干燥的温度为45℃。
所述的步骤2）中的含二硫键的二异氰酸酯为二硫代二甲基异氰酸酯、2,2′-二硫代二乙基异氰酸酯或3,3′-二硫代二丙基异氰酸酯；
所述的步骤2）中的含反应物的有机溶液中反应物的质量浓度为15%～35%。
所述的步骤3）中的NaCl溶液为饱和溶液；
所述的藤/NaCl复合物的干燥温度为120℃。
所述的步骤3）中的藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为(150～200):100。
所述的步骤4）中的无水有机溶剂为无水的二甲基甲酰胺、四氢呋喃或二甲基亚砜。
所述的步骤4）中的真空环境为-0.06～-0.09MPa；
所述的步骤4）中的真空干燥是在35～50℃下真空干燥2天；
所述的步骤4）中的浸泡时间为2天，浸泡期间每5小时换一次水。
所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架在基于组织工程的组织再生修复用支架方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其突出特点是具有可生物还原降解性和蜂窝状孔结构。其中，可生物还原降解性是通过在聚氨酯分子链中嵌入二硫键实现的，二硫键可在体内谷胱甘肽等还原剂作用下断裂实现材料降解，与分子中软段聚己内酯中的酯键水解降解结合，可通过改变软段分子量和二硫键含量更加有效地调节聚氨酯降解性能，生物降解可控性强。而蜂窝状孔结构的获得是采用改进的模板法实现的，与现有蜂窝状支架相比，本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的孔间连通性得到极大提高，孔径分布更加均匀，性能可控性更强；特殊的天然拟态结构赋予其更好的生物力学性能，更加有利于支架内外的物质交换；适用于各种组织工程，尤其是适用于那些具有纵行形貌组织如肌腱、韧带和周围神经等以及泡沫状组织骨等的再生修复用支架，是一种综合性能优异的组织工程支架材料。
本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，先通过将具有生物还原性的二硫键嵌入聚氨酯分子链中，得到一种生物还原降解型聚酯型聚氨酯材料（含二硫键的聚酯型聚氨酯），并利用改进的模板法制备出蜂窝状聚氨酯支架，获得一种综合性能较好的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。与现有生物模板法相比，大大降低了步骤数和工艺复杂性，显著提高了效率，原料易得，易批量制备，而且制得的蜂窝状孔的孔径范围宽，更加有利于支架内外的物质交换，而且蜂窝状孔的孔间连通性高。另外，含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成方法简单、原料易得、反应条件温和，利于批量生产。
进一步的，本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其形貌为蜂窝状，含有直径为80～300微米的管状孔，管状孔的孔壁上含有孔径为10～20微米的微孔，这种大孔和小孔的有机结合不仅更利于细胞种植于支架内部和细胞粘附，还可提供顺畅的物质交换，为细胞生长提供充足的氧和养分，从而有望从根本上改善细胞培养中‘支架外活内死’的问题。
附图说明
图1是实施例1合成的含二硫键的聚酯型聚氨酯（可生物还原降解型聚氨酯）的氢核磁共振图谱。
图2是图1的局部放大图。
图3是实施例1制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的扫描电镜照片。
图4是实施例1制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架在模拟还原性环境中降解15天后的扫描电镜照片。
图5是实施例1制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架培养MC3T3-E1细胞5天后的荧光照片。
具体实施方式
本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其聚氨酯的分子结构式如下所示：
其中，x=y，x=3～9；z1=z2，z1=1、2或3；分子量范围为1.2～20万。
合成该聚氨酯的反应式如下所示：
本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的形貌为蜂窝状，孔隙率为76%～92%，含有直径为80～300微米的管状孔，管状孔的孔壁上含有大小为10～20微米的微孔。适用于各种组织工程，尤其是那些具有纵行形貌组织如肌腱、韧带和周围神经等以及泡沫状组织骨等的再生修复，是一种综合性能优异的组织工程支架材料。
下面结合实施例及附图对本发明提供的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法做进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:12在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量5‰的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在125℃反应30小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.02：1将2,2′-二硫代二乙基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为30%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量0.5%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在75℃下反应8小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程9次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为200:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按1℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温3小时，再以10℃/分钟的升温速率升至790℃，保温2小时后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的二甲基甲酰胺中，配成质量浓度为30%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.08MPa的真空环境中保持4小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在35℃真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
图1是本实施例合成的含二硫键的聚酯型聚氨酯（可生物还原降解型聚氨酯）的氢核磁共图谱。图2是图1的局部放大图。从图1和图2中看出，各质子的化学位移归属如下：带星号的δ2.51ppm和δ3.34ppm为（CD3)2SO的溶剂峰，δ2.96ppm（a,-S-CH2-CH2-O-），δ4.25ppm（b,-S-CH2-CH2-O-），δ2.27ppm（c,-O-(O=)C-CH2-CH2-CH2-），δ1.53ppm（d,-O-(O=)C-CH2-CH2-CH2-），δ1.29ppm（e,-O-(O=)C-CH2-CH2-CH2-），δ3.99ppm（f,-CH2-CH2-O-C(=O)-），δ3.24ppm（h,-NH-CH2-CH2-S-），δ2.75ppm（i,-NH-CH2-CH2-S-），δ5.79ppm,δ7.25ppm,δ7.40ppm和δ7.96ppm（g,-NH-）。说明该含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成是成功的。
图3是本实施例制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的扫描电镜照片。从图3可以看出，该可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架呈现蜂窝状形貌，管状孔的孔径范围为80～300微米，管状孔壁上含有尺寸更小的微孔，并实现了管状孔的高连通。
图4是本实施例制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架在模拟还原性环境（10mmol/L，二硫代苏糖醇溶液，pH7.4）中降解15天后的扫描电镜照片。从图4可以看出，该可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架虽然保持了蜂窝状基本形貌，但管孔壁上已出现大量微孔，为点蚀现象，并且部分管孔壁已变得不完整了，说明还原降解效果是比较明显的。
图5是本实施例制备的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架上培养MC3T3-E1细胞5天后的荧光照片。从图5可以看出，异硫氰酸酯荧光素标记的鬼笔环肽染色的肌动蛋白（绿色）呈现良好的纤维状形貌，碘化丙啶染色的细胞核（红色）分布于纤维状的肌动蛋白的内部，位于细胞内部，呈现多种形貌，相邻细胞已相互接触，形成了层状结构，说明该可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架生物相容性优异。
实施例2
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:6在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量1%的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在110℃反应48小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.05：1将2,2′-二硫代二乙基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为20%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量0.8%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在65℃下反应10小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程7次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为180:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按3℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温5小时，再以30℃/分钟的升温速率升至790℃，保温20分钟后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的四氢呋喃中，配成质量浓度为12%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.06MPa的真空环境中保持2小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在50℃下真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
实施例3
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:18在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量5‰的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在120℃反应40小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.04：1将二硫代二甲基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为35%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量1%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在90℃下反应5小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程4次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为150:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按2℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温2小时，再以25℃/分钟的升温速率升至790℃，保温1小时后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的二甲基亚砜中，配成质量浓度为25%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.09MPa的真空环境中保持4小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在35℃下真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
实施例4
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:15在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量8‰的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在115℃反应44小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.02：1将3,3′-二硫代二丙基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为15%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量0.6%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在80℃下反应7.5小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程6次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为160:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按1.5℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温4小时，再以15℃/分钟的升温速率升至790℃，保温30分钟后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的四氢呋喃中，配成质量浓度为10%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.06MPa的真空环境中保持2.5小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在45℃下真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
实施例5
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:8在反应容器中加入无水的引发剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量7‰的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在130℃反应24小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.03：1将二硫代二甲基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为32%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量0.7%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在85℃下反应6小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程6次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为170:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按3℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温6小时，再以20℃/分钟的升温速率升至790℃，保温50分钟后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的二甲基甲酰胺中，配成质量浓度为26%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.07MPa的真空环境中保持3小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在40℃下真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
实施例6
可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，包括以下步骤：
1）含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：
按摩尔比为1:10在反应容器中加入无水的催化剂2,2′-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入单体己内酯摩尔量6‰的催化剂异辛酸亚锡，在氩气保护下在125℃反应28小时，将反应得到的产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2）含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：
按摩尔比为1.05：1将2,2′-二硫代二乙基异氰酸酯和步骤1）得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯，形成质量浓度为25%的溶液，再在氩气保护下加入反应物质量0.9%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在70℃下反应9小时，反应得到的产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯，在45℃下真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3）负模多孔氯化钠的制备：
将生物模板紫藤加工成圆柱形样品，利用饱和NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，重复这一过程8次，得到藤/NaCl复合物，藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为190:100，将藤/NaCl复合物在120℃干燥后置于马弗炉中，先按2.5℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温2.5小时，再以12℃/分钟的升温速率升至790℃，保温80分钟后随炉降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4）可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：
首先将步骤2）得到含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水的二甲基甲酰胺中，配成质量浓度为20%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在-0.09MPa的真空环境中保持3.5小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，在50℃下真空干燥2天，再在蒸馏水中浸泡2天以去除氯化钠，浸泡期间每5小时换一次水，最后经干燥后得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (9)
1.一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其特征在于，其聚氨酯的分子结构式如下所示：
其中，x＝y，x＝3～9；z1＝z2，z1＝1、2或3；分子量范围为1.2～20万。
2.根据权利要求1所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其特征在于：其形貌为蜂窝状，孔隙率为76％～92％，含有直径为80～300微米的管状孔，管状孔的孔壁上含有大小为10～20微米的微孔。
3.一种如权利要求1或2所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成：按摩尔比为1:(6～18)在反应容器中加入无水的引发剂2,2'-二硫二乙醇和单体己内酯，再加入己内酯摩尔量5‰～1％的催化剂异辛酸亚锡，在惰性气氛保护下在110～130℃反应24～48小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯；
2)含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成：按摩尔比为(1.02～1.05):1将含二硫键的二异氰酸酯和步骤1)得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯作为溶剂，形成含反应物的有机溶液，再在惰性气氛保护下加入反应物质量0.5％～1％的催化剂二月桂酸二丁基锡，在65℃～90℃下反应5～10小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯；
3)负模多孔氯化钠的制备：将生物模板藤加工成样品，利用NaCl溶液反复对样品进行浸渍后干燥的操作，得到藤/NaCl复合物，将藤/NaCl复合物干燥后煅烧，按1～3℃/分钟的升温速率从室温升温至350℃并保温2～6小时，再以10～30℃/分钟的升温速率升至790℃，保温20分钟至2小时后降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠；
4)可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备：将步骤2)得到的含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水有机溶剂中，配成质量浓度为10％～30％的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在真空环境中保持2～4小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸渍了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，真空干燥，再在水中浸泡以去除氯化钠，最后经干燥即得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
4.根据权利要求3所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中的反应产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯；
所述的步骤2)中的反应产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯；
所述的步骤2)中的真空干燥的温度为45℃。
5.根据权利要求3所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中的含二硫键的二异氰酸酯为二硫代二甲基异氰酸酯、2,2'-二硫代二乙基异氰酸酯或3,3'-二硫代二丙基异氰酸酯；
所述的步骤2)中的含反应物的有机溶液中反应物的质量浓度为15％～35％。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中的藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为(150～200):100。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中的无水有机溶剂为无水的二甲基甲酰胺、四氢呋喃或二甲基亚砜。
8.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中的真空环境为-0.06～-0.09MPa；
所述的步骤4)中的真空干燥是在35～50℃下真空干燥2天；
所述的步骤4)中的浸泡时间为2天，浸泡期间每5小时换一次水。
9.权利要求1或2所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架在基于组织工程的组织再生修复用支架方面的应用。
Priority Applications (1)
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| CN201310406610.7A CN103495203B (zh) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用 |
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