[发明专利]用光反应性基团官能化的支化嵌段共聚物光交联剂及其在使适用于医疗和组织工程应用的可降解光交联弹性体成形中的用途

说明书

本发明涉及新型可降解支化嵌段共聚物，其包含星形共聚物中央核心或线形共聚物中央核心，由选自芳基叠氮基、(甲基)丙烯酸酯基或硫醇基的光反应性基团官能化。本发明还涉及这些可降解支化嵌段共聚物作为光交联剂用于提供可降解光交联弹性体的用途，所述可降解光交联弹性体作为生物材料适用于医疗应用和组织工程应用。还提供了一种用于从本发明的支化嵌段共聚物开始通过成形加工和照射步骤来制备可降解光交联聚合物(优选可降解光交联弹性体)的方法。

技术领域

本发明涉及用选自芳基叠氮基、(甲基)丙烯酸酯基或硫醇基的光反应性基团官能化的新型可降解支化嵌段共聚物(特别是星形共聚物)，以及所述可降解支化嵌段共聚物作为光交联剂用于提供可降解光交联弹性体的用途，所述可降解光交联弹性体作为生物材料适用于医疗应用和组织工程应用。

背景技术

聚合物材料广泛用于医疗器械。根据其用途，需要具有弹性性质的可降解聚合物，特别是在组织工程领域。这种(生物)可吸收性材料解决了与生物稳定性材料(其长期存在通常是有问题的)相关的问题，同时产生最小的长期炎症。

可生物降解的聚合物材料通常由热塑性聚合物或交联材料构成。特别地，交联弹性体目前由于包括以下性质的许多特定性质有益于软组织工程而备受关注：1)随着时间的推移可保持材料的力学性质和3D结构的线性降解；2)达到高杨氏模量的可能性；以及3)来自取向性较小的聚合物链的有限结晶度，其改善细胞定植并降低炎症反应。

通过所有化学交联弹性体，热交联(自由基和缩合反应)、点击化学(狄尔斯-阿尔德环加成、“硫醇-迈克尔加成”、硫醇-炔“点击”)和光交联是用于产生(生物)可吸收性三维(3D)网络的主要后处理。然而，目前可用的通过缩聚获得的可降解弹性体是从低分子量官能预聚物开始制备的，所述低分子量官能预聚物用于确保反应性，但导致弹性体不适合在照射前成形以及其弹性域通常较低(Li等人，RSC Advances,2,22(2012)8229)。

因此，光交联因其诸如以下的优点而受到特别关注：易于实施，产生较低的热能，以及快速处理从而促进工业发展。该方法需要至少两个可光交联的侧基或链端基(例如丙烯酸酯基)和光引发剂。

然而，目前可用的通过这种方法获得的可降解弹性体有几个缺点。它们是从低分子量官能预聚物开始制备的，所述低分子量官能预聚物用于确保反应性，但导致弹性体不适合大多数的热塑性成形加工以及弹性范围有限；或者它们是由线形高分子量官能预聚物制备的，所述高分子量官能预聚物的反应性有限，以及导致弹性体具有低的力学性质和减小的弹性范围(Chen等人,Progress in Polymer Science,38,3,(2013)584)。

因此，需要提供具有增强弹性域的弹性体，该弹性体可以容易地通过适当的加工(例如电纺丝或3D打印技术)成形，以提供在医疗领域中应用的生物材料，这些生物材料具有有利地与天然组织一致的性质。

此外，最近的研究重点是开发新的生物相容性光引发剂和光交联剂，以提高交联效率并调节弹性体的力学性质和降解性质。在这方面，Rupp等人(Green Chemistry,12(2010)1796)报道了光交联弹性体的制备，由于使用双(芳基叠氮化物)2,6-双(叠氮基亚苄基)-4-甲基环己酮作为光交联剂，由非官能的(聚)羟基丁酸酯-共-羟基戊酸酯(PHBV)生成光交联弹性体。该策略依赖于芳基叠氮基的紫外线活化来生成高反应性氮烯物种，这些氮烯物种可以插入到聚合物主链的碳氢键中，从而使得通过胺基团进行交联。然而，所公开的光交联剂双(芳基叠氮化物)2,6-双(叠氮基亚苄基)-4-甲基环己酮导致低的交联效率，尤其是当目标材料的厚度超过10μm时。

因此，本发明寻求提供一种用光反应性基团官能化的可降解支化嵌段共聚物作为光交联剂，其尤其能够使自身、非官能化的可降解聚合物和/或官能化的高分子量预聚物以高交联率交联，用以制备易于成形为适用于医疗和软组织工程的生物材料的交联可降解弹性体。

发明内容