[发明专利]具有pH响应性的可生物降解聚氨酯材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于pH响应性高分子材料制备技术，具体涉及一种具有pH响应性的可生物降解的多嵌段聚氨酯材料的制备方法。

背景技术

所谓pH响应性高分子材料，是指因pH值的变化，材料分子能与溶液中的H⁺结合和分离，在这种结合和分离中，其微观分子结构的变化会导致其体积或形态的变化，这种变化是基于分子水平及大分子水平的刺激响应性。由于这种特殊的性质，引起了国内外学者的重视，并制备出一系列具有pH响应性的新型材料。

目前报道的具有pH响应性的高分子材料有以下几类：

1、pH响应性高分子凝胶：如早期发现的pH响应性高分子凝胶纤维，Katchalasky等对聚丙烯酸纤维或聚甲基丙烯酸纤维交替加入酸和碱，发现其均能发生可逆的收缩和膨胀(Advances In Polymer Science，1987，86：1-46)；

2、pH响应性高分子膜：如Bayramov等通过对聚氮乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、甲基丙烯酸与丙烯酸乙酯形成的共聚物的混合物进行研究发现，该混合物形成的薄膜在pH5.6-7.4具有响应性，其在pH为5.6时最为稳定，而在pH为7.4时薄膜溶解(Polymer International，2008，57(5)，785-790)；

3、聚电解质高分子材料：Khan等采用溶胶凝胶法，将有机物聚苯胺滴加到磷酸锡溶液中，制备出一种聚电解质高分子材料，该材料形成的膜电极的稳定性，受环境pH大小的影响(Sensors and Actuators B-Chemical，2006，120(1)，10-18)；

4、高分子响应性复合材料：Cao等对苯乙烯与马来酸酐钠盐进行共聚，形成一种新的符合材料，通过对该共聚物进行研究发现，该材料具有良好的机械性能，并在pH5.0-8.2之间具有良好的敏感性(Polymer International，2009，58(5)，545-551)。

pH响应性高分子材料因其独特的环境刺激响应性，可以在不同领域中有广泛应用，在药物释放体系中，Zhang等人发现，在影响药物在体内的降解和释放速率因素中，药物本身的结构性质前期起重大作用，而后期药物载体本身起决定作用(J.Pharm Sci 2010，99(11)，4678-4690)。具有pH响应性的高分子材料的品种繁多，其制备方法大多采用接枝共聚的方法，引入具有pH响应性的基团，常引入的基团如羧基等。

聚氨酯材料是一种新型材料，由于其具有良好的物理机械性能和生物相容性，尤其是其物可降解性，为人类在生物医用新型材料研究开发提供了新的可能，而大多数pH响应性高分子材料在用作生物材料时，生物相容性不佳，降解不完全或降解产物对身体有害。目前有关聚氨酯材料的研究报道，聚氨酯作为一种特殊的合成材料，因其具有优良的弹性、抗拉强度和耐磨性能，可广泛应用于现代工业，如用作粘接剂、热缩材料弹性体、绝缘体、密封剂、涂层和泡沫材料等，并通过了美国食品和药物管理局的认证。聚氨酯通过二异氰酸酯与多元醇的聚合比较容易制备，由于其良好的生物相容性和机械性能被作为生物材料广泛研究(JPolym Sci A：Polym Chem，2004，42，271；Acta Biomaterialia 2008，4，1263-1274；Polym Biomater1994，233-244；Colloid Polym Sci 1989，267，757-785；Biomaterials 2000，21，161-171)，而pH响应性聚氨酯的制备研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术现状，提供一种具有pH响应性的可生物降解的多嵌段聚氨酯材料的制备方法，该制备方法简单、原料低廉、易于操作、工艺成熟、利于工业化。

本发明的技术方案：

一种具有pH响应性可生物降解聚氨酯材料的制备方法，以二异氰酸酯类化合物与多羟基化合物的氨基衍生物或多羟基聚合物的氨基衍生物为原料，在催化剂作用下采用常规的溶液聚合中的原位反应方法制备，步骤如下：

1)将多羟基化合物的氨基衍生物或多羟基聚合物的氨基衍生物溶入体积比为50-80倍的溶剂中制成溶液，在氮气保护下，采用共沸蒸馏除水以保证反应在无水条件下进行；

2)在温度为60℃条件下，在上述溶液中按摩尔比-NCO∶-OH＝1.1∶1加入二异氰酸酯化合物，加入催化剂，氮气保护下，升温至溶剂沸点，回流8小时；

3)降温至50-60℃，氮气保护下，加入封端剂，搅拌下反应1小时；