[发明专利]磺化羟丙基壳聚糖改性生物相容性聚氨酯及其制备方法

说明书

一种磺化羟丙基壳聚糖改性生物相容性聚氨酯及其制备方法。本发明先将壳聚糖通过醚化反应和磺化处理合成磺化羟丙基壳聚糖，然后将二苯甲烷二异氰酸酯、聚乙二醇和催化剂加入反应器，在氮气保护下，70～80℃搅拌反应2～4h；再加入磺化羟丙基壳聚糖，降温反应6～12h后，得到磺化羟丙基壳聚糖改性的生物相容性聚氨酯。本发明的突出特点是把水溶性类肝素物质磺化羟丙基壳聚糖共价接枝在聚氨酯长链上，极大提高了聚氨酯的亲水性和抗凝血性能；而且工艺简单，反应条件温和、易控，原料易得、成本低廉。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种磺化羟丙基壳聚糖改性生物相容性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

聚氨酯具有优异的物理机械性能和良好的生物相容性、低毒性，多应用于制造人工心脏、人造血管、人工皮肤和介入手术中的各种导管及医用材料。然而，传统的聚氨酯其自身的疏水性限制了其在某些方面的使用，例如聚氨酯与血液直接接触时，表面容易被血蛋白污染，并且长时间的接触容易导致血栓的形成，长期植入体内容易引起机体的炎症反应。本发明旨在解决聚氨酯材料在使用过程中出现的血栓等一系列问题，提供一种生物相容性良好的改性聚氨酯及其制备方法。

目前，制备新型生物医学材料的常规技术多集中于对现有具有良好物理力学性能和机械性能的聚氨酯进行表面改性、本体改性以及共混改性。表面改性主要包括三类方法：(1)表面接枝亲水性物质，如聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等亲水性物质；(2)表面接枝肝素或者类肝素物质，即通过共价键合或者离子键合，将肝素或类肝素物质接枝到聚氨酯材料表面；(3)表面接枝磷酸酯基团。表面接枝亲水性物质主要是提高材料表面的亲水性，从而提高聚氨酯的生物相容性。Filiz Karaa等人(Carbohydrate Polymers,2014,112(112):39-47.)将有抗菌性能的壳聚糖接枝在聚氨酯表面,提高该生物材料的抗菌性能。Li Dan等人(Acta Biomaterialia,2009,5(6):1864-1871.)将赖氨酸-聚乙二醇(PEG)共轭物接枝到聚氨酯材料表面，改性后的材料的阻抗纤维蛋白原吸附能力得到提高，血小板吸附也有所减少。但是此制备工艺较为繁琐，赖氨酸-聚乙二醇的接枝率也不是很理想。当前多种材料改性制备聚氨酯复合材料成为研究热点。Tan Mingqi等人(MacromolecularResearch,2013,21(5):541-549.)将肝素和磷酰胆碱接枝到聚氨酯材料表面，改性后的材料的亲水性和血液相容性都得到了提高。但是该制备方法使用磷酰胆碱改性部分需在低温下反应，条件较为苛刻；而改性材料肝素价格昂贵，接枝率很低，同时表面涂层的肝素过度释放进入血液，进而引发一系列并发症。田倩(田倩.类肝素多糖在聚氨酯材料表面的原位合成[D].武汉理工大学,2010.)在聚氨酯材料表面原位合成具有肝素类似结构的抗凝血物质K5多糖，但是由于多糖的固定方法对影响了肝素类物质与抗凝血酶直接的结合，使得这类多糖物质的活性并没有很好的发挥出来。除此之外，将聚氨酯材料与其他性能优良的材料共混制备新的抗凝血材料也是常见的改性方法。专利CN 104829843 A公布了一种由柠檬酸和壳聚糖改性的生物相容性聚氨酯及其制备方法，该发明材料是以聚氨酯为基底的生物相容性材料，通过接枝枸橼酸来达到抗凝血的目的。专利CN102127204 B公开了一种将氧化钛、氧化硅共混合成聚氨酯，再表面接枝肝素制备的一种兼具抗菌和抗凝血功能的复合聚醚聚氨酯材料及其制备方法。马朗,孙树东等人(马朗,孙树东,赵长生.共混类肝素聚氨酯制备高血液相容性聚醚砜透析膜[C]//全国高分子学术论文报告会.2015.)将类肝素聚氨酯(HMPU)与聚醚砜(PES)共混以改善聚醚砜的血液相容性，改性PES中空纤维膜的通量回复率也较好。

综上所述，制备新型抗凝血聚氨酯的方法一般是将一些功能性基团或者物质通过表面接枝或者共混的方式，以提高基底聚氨酯的亲水性、抗凝血等性能。然而，上述方法存在工艺繁琐,接枝的改性材料价格昂贵且接枝率不高，血液相容性提高的不明显，使用肝素易造成并发症等问题。