[发明专利]一种pH敏感性医用聚氨酯脲材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种pH敏感性医用聚氨酯脲材料及其制备方法，聚氨酯脲由一种端二羟基吡啶化合物与双端羟基聚乙二醇混合，加入N,N‑二甲基甲酰胺溶解后，再用含脲基的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到pH敏感性聚氨酯脲；所述二异氰酸酯为L‑赖氨酸二异氰酸酯‑1,4‑丁二胺‑L‑赖氨酸二异氰酸酯。该聚氨酯脲侧链的吡啶基团是路易斯碱，在酸性条件下，使聚氨酯脲网络中氢键解体，导致材料发生不连续的体积膨胀。在中性或碱性条件下去除H⁺，吡啶环上的N与氨基甲酸酯或脲基的NH形成氢键，近似于网络结构，使得聚氨酯脲分子链收缩，溶胀度明显下降。因此通过控制介质pH值的变化，可有效的控制聚氨酯脲的溶胀度。

技术领域

本发明属于生物材料制备技术领域，特别涉及智能医用高分子材料领域，具体涉及到一种pH敏感性医用聚氨酯脲的制备方法。

背景技术

智能高分子材料是一种能对周围环境的刺激作出相应的响应，同时又伴随着自身某些性质变化的材料。在21世纪，智能聚氨酯的应用受到人们广泛的关注，这种智能聚氨酯材料在生物分离、致动器、药物控制释放和再生医学领域得到了广泛的应用。智能聚氨酯的独特性不单是细微的刺激能使自身结构发生变化，而且这些变化是可逆的，例如聚合物的形状、表面特性、反应速度和识别性能等。外界环境的刺激都能引起这些变化如：温度、pH值、离子强度、电场、磁场、光照、辐射力等。

近年来，具有pH响应特性的高分子膜在膜分离、药物缓释和化学/生物传感器等领域都显示了广阔的应用前景，所以这类对外界环境条件变化具有感应及响应功能的智能膜的研究日益受到重视。pH敏感性聚氨酯是体积能随环境pH、离子强度变化的聚氨酯材料。这类聚氨酯大分子网络中具有离子解离基团，网络结构和电荷密度随介质pH而变化，并对聚氨酯的渗透压产生影响，同时因为网络中有离子基团，离子强度的变化也引起体积变化。聚氨酯中有弱酸或(和)弱碱基团(如羧基或氨基)。这些基团在不同pH值及不同离子强度的溶液中离子化，于是聚氨酯带有电荷，使网络中氢键解体，导致聚氨酯发生不连续的体积变化。

聚乙二醇(PEG)是具有很高的亲水性与柔韧性的水溶性高分子材料，一方面可以与水形成水合PEG链，形成稳定的空间位阻，阻碍血小板等吸附在材料表面；另一方面，水合PEG链在水中具有较低的表面能，形成的水微流可以阻碍蛋白质的粘附及变形。并且，以PEG作为软段的聚氨酯，降解速度慢，可以长期使用于人体，发挥其作用。

吡啶是路易斯碱，吡啶环的N原子可以与H⁺结合，在酸性条件下形成NH⁺，在碱性条件下去除H⁺。将吡啶环引入聚氨酯的骨架中，合成一种聚合物。在此系统中，聚合物将与吡啶环去质子化和质子化反应，通过缔合和分离氢键和氮原子之间的氢键相互作用，表现出高pH敏感性，优良的形状记忆性和生物相容性。该聚氨酯具有很大的医疗应用潜力。

专利CN1401686A公开了一种快响应的pH敏感性聚氨酯薄膜的制备方法。通过PEG、二羟甲基丙酸与过量的异氰酸酯反应来合成异氰酸酯基封端的预聚物，在预聚物分子两端引入丙烯酸酯基，加入三乙胺的水溶液中，得到聚氨酯预聚物浆料，然后加入适当比例的二苯甲酮，以此混合物涂抹在平板玻璃，经紫外线照射固化成薄。该合成方法是在聚氨酯分子结构中引入羧基，在碱性介质中膨胀，降解速率快。

专利CN105859995A公开了一种智能响应型聚氨酯水凝胶的制备方法。向合成的聚氨酯预聚物中加入脂肪族异氰酸酯、带碱性敏感基团的扩链剂和交联剂，生成聚氨酯水凝胶。该种方法是通过定向聚合制备的温度和pH双重智能响应型聚氨酯水凝胶，并且合成的聚氨酯在去离子水中达到溶胀平衡的时间短，但是其制备方法复杂，并且所带的碱性敏感官能团的二元醇是芳香族化合物，其降解产物对生物体具有一定的毒性，医学上的使用受到限制。

根据上述现有技术的不足，目前亟需一种具有缓控释效果的、生物相容性、机械性能好、降解速度慢、制备过程简单的pH值敏感性具有感应及响应功能的智能聚氨酯脲材料。

发明内容