[发明专利]亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂与制备方法以及固化方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂与制备方法以及固化方法。将亲水的聚乙二醇链段引入聚氨酯主链，并在聚氨酯侧链引入光敏的甲基丙烯酸基团，制备亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂。本发明具有反应条件简单，响应时间短，所形成的凝胶热稳定性较好且机械强度较高，生物相容性好等优点。本发明涉及组织填充与修复，生物支架，抗瘢痕防粘连，生物胶，以及快速成型或三维打印材料等领域。

背景技术

聚氨酯又称聚氨基甲酸酯，它是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，是由具有多官能度的异腈酸酯与多元醇加聚而得到的高分子聚合物。在20世纪30年代被发现并工业化，工业上应用的聚氨酯不可降解，且亲水性差，目前工业上多数用于人造皮革，涂料等材料。其在20世纪70年代被成功用于可移植材料。由于聚氨酯广泛的生物医疗用途，被誉为万能的生物材料之一。聚氨酯具有优异的体内生物稳定性和生物惰性，它长久以来被应用于心脏瓣膜、人造血管、导尿管、假肢以及其他与血液接触的装置。

伤口粘合剂是当前替代缝合技术的新型产品，与缝合技术相比，伤口粘合剂使用方便，操作简单，在外科手术中应用广泛。目前市面上所使用的粘合剂，其主要成分为α-氰基丙烯酸酯，这类材料的优点就在于遇水固化，固化时间短且粘附力较强。然而，此类材料对生物体的刺激作用较大，在使用时应保证避免接触血液，否则会使伤口出现较为严重的炎症反应，重则出现组织坏死现象。因此，一种具有良好生物相容性的粘合剂材料已经成为当前的主要研究方向。

粘合剂可以采用多种固化方式，目前使用方便且操作简单的固化方式主要有两类，即水固化以及光固化。由于水固化受到材料生物相容性不良的限制，对光固化粘合剂的研究较为普遍。而光固化方式根据引发剂的引发条件不同亦可分为：可见光固化（即蓝光固化）与紫外光固化两种方式。可见光固化虽然对组织伤害较小，但材料的储存及使用问题难以解决，因此紫外光固化的实用性更强。Nora Long等人报道了一种以甘油，癸二酸以及丙烯酰氯为主要原料的亲酯型光固化粘合剂（Science Translational Medicine, 2014, 6(218): 1-10），文章中以甘油与癸二酸为主体制备聚酯主链，利用甘油侧链的羟基接枝丙烯酰氯制备得到亲脂型的光固化粘合剂，并将其用于大鼠心脏缺口，猪主动脉缺口的封闭，并取得了与缺口缝合相近的效果。但此类粘合剂为非亲水型，与组织的契合效果以及生物相容性还有进一步提升的空间。

本发明中的采用亲水型聚氨酯材料作为快速光固化粘合剂。将亲水的聚乙二醇链段引入聚氨酯主链以增加聚氨酯的亲水性，并在聚氨酯侧链引入的甲基丙烯酸基团，该基团可通过紫外光引发剂引发自由基聚合反应，最终制备得到亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂。通过该方法，所得到的聚氨酯可溶于水形成水溶胶，在弱紫外光的条件下可以快速地完成溶胶状态至凝胶状态的转变，该过程不可逆，粘附力强。本发明具有反应条件简单，响应时间短，所形成的凝胶热稳定性较好且机械强度较高，生物相容性好等优点。本发明涉及组织填充与修复，生物支架，抗瘢痕防粘连，生物胶，以及快速成型或三维打印材料等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂与制备方法以及固化方法。将亲水的聚乙二醇链段引入聚氨酯主链，并在聚氨酯侧链引入光敏的甲基丙烯酸基团，制备亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂。通过该方法，所得到的聚氨酯可溶于水形成水溶胶，在弱紫外光的条件下，侧链的甲基丙烯酸基团发生自由基聚合反应而形成交联的网络结构，可以在短时间内完成溶胶状态至凝胶状态的转变，该过程不可逆，粘附力强。本发明具有反应条件简单，响应时间短，所形成的凝胶热稳定性较好且机械强度较高，生物相容性好等优点。本发明涉及组织填充与修复，生物支架，抗瘢痕防粘连，生物胶，以及快速成型或三维打印材料等领域。

本发明提供的亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂的原料组成包括：

六亚甲基二异腈酸酯（HDI）

聚乙二醇

季戊四醇

茴香醛

甲基丙烯酰氯

所述的聚乙二醇分子量范围为0.6~20kDa，其中优选1~4kDa。

原料配比为：季戊四醇与茴香醛的质量比为：1:0.9~1.2；聚乙二醇与季戊四醇缩醛共同作为二元醇单元，HDI与二元醇单元的质量比为1:1.0~1:100，所述的二元醇单元中，季戊四醇缩醛与聚乙二醇的质量比为1:0.5~100。甲基丙烯酰氯与季戊四醇质量比为1:1~40。

本发明提供的一种亲水型聚氨酯快速光固化粘合剂的制备路径参照附图1。