[发明专利]超分子生物医学聚合物

说明书

本发明涉及包含四个氢键单元的超分子生物医学聚合物以及用于制备这样的超分子生物医学聚合物及其多孔生物医学植入物的方法。所述超分子生物医学聚合物特别适合于制备需要高强度、弹性、耐久性和缓慢生物降解的多孔生物医学植入物，例如用于哺乳动物体内活组织再生(诸如心血管疾病、医学脱垂和疝的治疗)的医学植入物。

发明领域

本发明涉及用于制备超分子(supramolecular)聚合物的方法以及通过所述方法获得的超分子聚合物。本发明还涉及包含所述超分子聚合物的多孔生物医学植入物、它们的制备和它们在医学治疗方法(诸如在哺乳动物的心血管疾病的治疗以及在需要再造手术、支持或扩张哺乳动物组织的医学病况的治疗)中的用途。

发明背景

已知多种多样的可生物降解(通常也称为可生物吸收或生物医学)材料，它们主要基于脂族聚酯，诸如聚己内酯和它们的共聚物(Uhrich等人，Chem.Rev.99，3181-3198，1999)。在本发明的上下文中，术语“生物医学”、“可生物吸收”和“可生物降解的”具有相同的含义并且被认为是可互换的。目前可生物降解材料的机械性能与它们的高分子量(通常大于100kDa)、这些聚合物中存在的化学交联以及存在的结晶“硬”域(crystalline‘hard’domain)密切相关。尽管结晶域对于材料的初始高强度是有益，但是由于结晶域的生物降解通常非常慢，并且由于这些结晶域可能引起免疫应答，所以它们对材料的生物降解过程确实具有很大的影响。此外，由于结晶域往往诱导疲劳特性，因此结晶域可能对材料的长期弹性性能产生负面影响。

为了获得所需的材料性能而对于高分子量聚合物的需求通常意味着需要高加工温度，这是不利的，因为在高温下更可能发生热降解过程。

此外，在包含聚酯(诸如聚己内酯)的可生物降解材料中存在的酯键使它们易于(酶促)水解，并因此使包含这些聚合物的生物医学植入物(即用于人或动物体内的可生物降解的植入物)过早失效。换言之，包含聚酯的可生物降解材料可能具有如此快的生物降解能力，以致它们不适合在生物医学植入物中使用。

生物医学植入物所需的机械性能取决于预期的体内植入部位。当植入部位是例如腹壁、心血管部位、器官或皮肤时，需要柔性植入物。在人腹壁中发生的典型伸长平均是32％，对于女性来说极限值接近69％。在动物的腹壁中通常可见5-10MPa范围内的杨氏模量(Deeken等人，J.Mech.Behav.Biomed.Mat.74，411，2017；通过援引加入本文)。在人心脏瓣膜的小叶中发现的弹性模量具有高达10-14MPa的值，最大应变高达30％，并且极限拉伸强度为2-4MPa(Stradins等人，Eur.J.Cardio-Thorac.Surg.26，634，2004和Hasan等人，JBiomech 47，1949，2014；通过援引加入本文)。人皮肤的机械性能的特征在于83MPa的平均弹性模量，和在高达170％的伸长下约22MPa的极限拉伸强度(Annaish等人，J.Mech.Behav.Biomed.Mat.5，139，2012；通过援引加入本文)。

生物医学植入物的耐久性对于其性能来说也是至关重要的，因为生物医学植入物需要能够在其寿命期间承受数百万的运动，因此其抗疲劳性应该高。例如，心脏瓣膜经受具有高机械需求的复杂循环载荷(每年大约3千万次)，从而每分钟泵送3-5L血液通过瓣膜(参见Hasan等人，J Biomech 47，1949，2014)。

生物医学植入物性能的另一个重要参数是其变形性能，即生物医学植入物对应力或伸长的机械响应。这在柔性软组织中通常是非线性的，并且其特征在于高极限拉伸强度与低伸长下的低初始应力的组合(Mazza等人，J.Mech Behav.Biomed.Mat.48，100，2015；通过援引加入本文)。

如果所述生物医学植入物是多孔植入物，则构成该生物医学植入物的聚合物需要表现出甚至更高的弹性模量和拉伸强度以抵消由于孔隙率导致的生物医学植入物的机械性能的降低。