[发明专利]不结皮的开孔聚氨酯泡沫，其制备配方及其作为细胞培养物及组织培养物或药物的支撑材料的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备在未进行机械后处理的情况下表面上也具有敞开气孔的生物相容、视情况生物可降解的开孔聚氨酯泡沫的配方，所述泡沫无外皮。本发明进一步涉及所述聚氨酯泡沫以及其制备方法及其用途。通过加热所述配方获得的聚氨酯泡沫气孔的大小以及朝泡沫外部敞开的气孔的数目在靠近泡沫表面的那些区域中增加。此使得本发明的聚氨酯泡沫能够用于制造用于细胞培养物、组织培养物和组织工程化的支架(细胞支撑物)。此外，本发明涉及使用制备开孔聚氨酯泡沫的所述配方制备用于细胞培养物、组织培养物和组织工程化的支架的方法及已由本发明的方法获得的用于细胞培养物、组织培养物和组织工程化的支架。

背景技术

发泡聚合物用于各种领域中。其比致密材料重量轻且另外展示各种其他优点。聚合物泡沫根据基底材料和气孔是否相互连接(开孔泡沫或海绵)或其是否由可变致密壁分开(闭孔泡沫)来分类。

开孔聚氨酯泡沫或海绵用于从清洁海绵和过滤材料到用于组织工程化的支架(作为细胞支撑物的塑料框架)的各种领域中。因为在一些领域如汽车工业中需要极大量的这种海绵且在其他领域如医学技术中使用高价值的材料，所以其经济重要性非常高。因此，制造聚合物泡沫的领域及其改善是密集研究工作的永久主题。

存在制造呈泡沫或海绵形式的聚氨酯的不同方法(A.J.DeVries，Rubber Chem.Technol.1958，31，1142)：

通过在压力下溶解的惰性气体；

通过蒸发挥发性惰性液体；

通过在增加的温度下分解为气体的化合物(可逆地，诸如碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐，或不可逆地，诸如偶氮化合物和重氮化合物)；

通过水，其与异氰酸酯反应形成CO₂；

通过填料，其在固化后溶解掉(例如水可溶解的盐)；

通过相分离下的溶液聚合(溶剂溶解起始材料，但并不溶解聚合物；F.D.Hileman，R.E.Sievers，G.G.Hess，W.D.Ross，Anal.Chem.1973，45，1126-1130)；

通过(例如)通过搅拌的机械混合气体(空气)。

因此，开孔性或开孔特征可由添加剂支撑，尤其由表面活性剂(参见，US 6,391,933中的Mat-tesky)支撑。在物理发泡剂的情况下，为了获得均匀大小且均匀分布的气孔，另外需要成核剂或至少成核剂为有利的。

聚合物泡沫的制造可通过使已预形成的聚合物发泡来进行或者由单体通过同时聚合且形成泡沫体来进行。在所述的每种情况下，泡沫形成的基础在于将推进剂添加到液体制剂中，该液体制剂示范性地由聚合物熔融物、聚合物溶液、聚合物分散液或一种或一种以上组分的单体混合物组成，所述推进剂在发泡条件下呈气态。泡沫形成通过增加气态推进剂于液体制剂中的浓度使其超过其饱和浓度来引发。例如，这不仅可通过增加温度或降低压力来进行，而且可通过引发化学反应进而产生足够量的推进剂(气体)来进行。后一种情况经常用于制造聚氨酯泡沫。如果气体浓度超过饱和浓度，那么若存在成核剂，则在起始阶段就发生气泡形成。因为通过将组分混合，在大多数情况下，尤其在同时聚合和发泡的体系的情况下，已经出现足够量的微气泡，所以在无成核剂的情况下经常也能达成令人满意的结果。在泡沫形成的第二阶段，气泡生长，由此大气泡因小气泡而产生的大小不同气泡之间的压力差而生长。在此阶段，必须精确调整发泡速率、表面张力和聚合物粘度或粘度的变化以使气泡得以维持且使推进剂不预先逸出。这将导致泡沫破裂。在下一阶段，例如通过聚合、交联或冷却实现聚合物的凝固以使泡沫达到最终尺寸。取决于气泡(气孔或孔)的内部压力和聚合物的机械性能，在此阶段可能出现泡沫微观尺寸的变化。

在个别气泡生长期间，因为泡沫的总体积猛烈增长，所以个别气泡之间的液体膜或聚合物膜的厚度越来越减小。大部分材料位于连接个别气泡之间的空隙的边缘处。如果在此阶段发生气泡之间的薄膜频繁破裂，那么推进剂可预先逸出且泡沫崩溃或以不受控制的方式形成大间隙。如果直至聚合物凝固仍显著维持气泡，那么形成具有闭合气孔的泡沫。在此情况下，推进剂位于气孔中且经更短或更长的时间通过扩散消失且由空气替代。这种泡沫优选地适于例如隔音和绝热。

相反，开孔泡沫的特征在于显著数目的气泡朝至少两个邻接气泡敞开，也就是，气泡之间的聚合物膜破裂或不再存在。此使得气孔之间的气体或液体能够自由交换。这些材料优选地不仅适于作为过滤材料或吸收材料，而且在医学应用中适于作为用于组织工程化(组织再生)的支架。