[发明专利]可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于生物可降解弹性聚酯制备技术领域，特别涉及一种可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体的制备及应用。该类线性弹性聚酯具有良好的弹性特征，形状记忆特性和良好的生物降解性，通过调控该弹性聚酯的组分和分子量能方便的调控所得材料的力学特性，形状记忆行为及生物降解行为，在外科微创手术以及医疗器械植入体方面具有重要的应用前景，可广泛应用于手术缝线，骨固定材料，组织工程和药物控制释放体系。

背景技术

生物医用高分子材料在临床医学技术水平的提高中扮演了极其重要的角色，其中可生物降解的植入材料是未来生物医用材料研究的重要方向。可降解的生物材料作为人工的细胞外基质支持组织再生，在组织构建中起关键性的作用。人体大部分的组织都是具有弹性的，已有的研究表明，植入材料的机械性能，如弹性模量、杨氏模量及强度等要和周围组织的相匹配在治疗过程中才能达到最佳的负载传递和应力支撑的作用，避免出现应力遮挡不良的情况。对于人体组织如软骨、血管、心肌、肌腱、皮肤、神经、韧带等大部分具有弹性特性的组织修复来说，可降解弹性支架材料研究显得尤为具有重要意义；特别是针对一些具有各向异性的组织来说，如心脏的搏动和心肌的取向特性，血管的支架必须要有足够的强度以抵抗动脉壁的回弹力。与此同时，已有的研究还表明，支架材料的硬度和弹性对细胞的生长具有一定的影响，人体弹性组织如血管，心脏，软骨和肌腱的在修复过程中，与人体自然组织具有相似生物力学性能的弹性支架与非弹性支架材料相比，弹性支架承载的细胞在再生过程中能分泌更多的弹性蛋白并且其在再生过程中具有较高的基因表达水平；并且随着组织工程技术对支架材料要求的不断提高，人们逐渐发现了支架材料的力学刺激作用对组织再造具有意义，合适的机械性能能促进组织的再生并且能在组织再生的过程中逐渐的将应力传递到重塑的天然组织中去。不同的软组织的修复对支架材料的生物力学的要求不同，对于大多数软组织的再生修复来说，修复过程中材料与人体组织复杂伸缩张力的力学顺应性，材料在降解过程中的力学支撑作用和组织再生的力学匹配作用和应力传递的研究越来越深入。

在这些研究基础的支持下，可降解的弹性组织工程支架材料的研究与发展在组织工程和再生医学的发展中具有战略意义。因此很多研究小组将研究重点集中在生物可降解弹性高分子材料的制备，结构与性能的构效关系及其应用上，目前已有的可降解弹性支架材料主要有聚羟基烷基酸酯(PHB)类，Y D Wang等首次获得的网络型聚癸二酸甘油酯(PGS)及其改性物，Yang J等主要研究的基于柠檬酸的网络性聚柠檬酸辛二醇酯(POC)及其改性物，天然的脱细胞基质类材料、丝素蛋白及基于聚乳酸聚己内酯与聚碳酸酯类的共聚物，如P(LLA-CL)、P(TMC/CL)、P(TMC/DLLA)等。其中，PHB类材料作为微生物合成的可降解材料，发酵法是获得其的主要手段，材料的性质取决于生物合成过程中微生物的种类、限制性碳源的种类及浓度、培养条件、发酵时间、提取方法等，因此PHB类产物的产量有限，生产成本较高。网络型的PGS与POC类材料，其交联网络中存在大量的羟基，具有优良的生物相容性和生物降解性能，但是其存在制备的可重复性差，降解过快，在使用过程中强度损失过快的缺点；从生物体内获得的天然材料的脱细胞基质材料存在制备的可重复性差，价格昂贵，免疫排斥，疾病污染等问题；丝素蛋白作为一种极具潜力的细胞生长基质材料，其力学强度不够高和弹性性能有限，通常需要与合成材料共混来制备软组织工程支架材料。

脂肪族聚酯材料因其良好的生物相容性、可降解吸收性及良好的力学和加工性能而广泛应用于组织工程和药物缓释领域，是目前被美国FDA认证能应用于人体内的具有广泛应用前景的一类生物可吸收高分子。但是此类材料的力学性能单一，过于坚硬，为了改善其力学性能，各国研究者做了大量的研究工作，通过共聚获得了一系列力学性能获得改善的共聚酯材料，如：P(LLA-CL)、P(TMC/CL)、P(TMC/DLLA)，并研究了该类材料结构与性能之间的构效关系，已有的研究表明通过将丙交酯(LA)与己内酯(CL)共聚可以获得模量下降，弹性获得提高的可降解聚酯材料，但是其弹性与人体天然组织的弹性仍有差距；将碳酸酯与丙交酯或己内酯共聚，能获得具有较高弹性的线性聚酯，但是由于碳酸酯单体与环酯单体开环聚合的竞聚率差异较大，所得产物的分子量不高，在获得弹性的同时失去了材料的强度，通常需要进行进一步的交联来达到支架材料的强度要求。