CN101400708A - 从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法,包括添加所述聚合物溶于溶剂中的溶液和向混合室中添加沉淀剂以沉淀聚合物,其特征在于溶液中聚合物的浓度为log Ccrit±0.3对数单位,其中Ccrit是临界浓度。

Description

从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法
本发明涉及一种从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法。
US专利4,810,775公开了一种可再吸收聚合物的纯化方法,其中将聚合物溶于溶剂中和将聚合物溶液添加到机械分散装置内的沉淀剂中。聚合物进行沉淀并且与包括所述沉淀剂和沉淀聚合物的淤浆分离。例如,该方法产生纯化的聚合物聚(D,L-丙交酯),残留单体D,L-丙交酯的含量为0.5wt%,并且对于D,L-丙交酯、乙交酯共聚物,残留单体含量仍为0.13-0.3wt%。
如上述专利公开的方法得到具有较高残留单体含量的聚合物。尤其是当所述聚合物用于人类或动物的医学和药物用途时,上述残留单体含量高得无法接受。当用于医学和药物用途时,聚合物应该包含尽可能低的单体含量,更优选根本没有可检测数量的残留单体,因为这种杂质可导致不希望的以及潜在危险的副作用。用于这些用途的聚合物通常包括可再吸收聚合物,例如可再吸收的聚酯。可再吸收聚合物例如用于将在人体或动物体中使用的受控药物释放和/或不同类型的植入物,如缝合线和骨固定元件中。
基于乳酸或丙交酯和/或乙醇酸或乙交酯的聚合物或聚酯特别用于上述用途中,因为所述聚合物在人体或动物体中在体液的影响下降解,并因此不留下痕迹。这防止了例如用于在完成其目的后从躯体除去所述骨固定元件的第二次手术的需要。
例如在可再吸收聚合物中含有的残留丙交酯或乙交酯单体将较快水解并将形成酸。这些酸能负面地影响药物功效和/或这些酸导致刺激人体或动物体的皮肤或其它部分。此外,残留单体可以对用于医药,特别是蛋白质基医药,和/或在药物用途中用于受控药物释放的活性成分具有不利影响。此外,残留单体对于聚合物的热稳定性和/或机械强度可具有强烈的负效果,并且当聚合物用作人体或动物体的植入物时,它甚至可以加速聚合物的分解或降解。丙交酯和乙交酯基聚合物优选用于需要高机械强度的医学植入物如骨固定元件和用于不需要该机械强度的“非承重(non-bear ing)”医学植入物,因为它们在人体和动物体中降解。当所述聚合物包含大量残留乙交酯、乙醇酸、丙交酯或丙交酯酸单体时,它们不能用于这类用途。
本发明提供一种从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法,优选使残留单体含量低于GC(气体色谱法)的检测极限。这种强烈降低的残留单体含量使得到的聚合物非常适于医学及其它用途,因为它将没有上述副作用。据发现该聚合物的运动粘度对于聚合物和残留单体的分离效率起着决定性的作用。另外发现当聚合物浓度位于或接近于所谓的临界浓度(Ccrit)时得到最佳结果。
为此,本发明涉及一种通过使聚合物沉淀从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法,包括添加所述聚合物在溶剂中的溶液和向混合室中添加沉淀剂,其特征在于溶液中聚合物的浓度为log Ccrit±0.3对数单位,其中Ccrit是临界浓度。
临界浓度Ccrit是高分子化学中非常基本的概念,并且属于高分子化学家的基本知识。例如,原理可参见G.Challa的标准学生版(standard student′sedition of G.Challa);"Polymeerchemie";Het Spectrum,Utrecht,Antwerpen(Pri sma Technica52);1973(96-99页)。Ccrit是其中链段分布通过溶液变均匀的浓度。在此浓度下,单个链不再具有区别。在高于Ccrit的浓度下,聚合物溶液包含不能单独表现的缠绕聚合物链,因此已经表现为聚合物。Ccrit可以通过绘制运动粘度对数(log □)对聚合物浓度对数(log c)的曲线图来测定。运动粘度可以由技术人员公知的方式测定,如使用Ubbelohde粘度计。因为运动粘度在Ccrit以上或多或少地随着浓度而增加,该曲线图实际上具有在交点相互交叉的两条直线。该交点是log Ccrit值,其以wt.%浓度的形式给出Ccrit
根据本发明的聚合物浓度在Ccrit左右。根据本发明,人们发现对于在沉淀时从聚合物分离残留单体,Ccrit的0.3对数单位以内的聚合物浓度是最理想的。更优选聚合物浓度为0.2对数单位,最优选Ccrit的0.1对数单位以内。
适于根据本发明的纯化方法的聚合物是可再吸收聚合物,它是无定形或高结晶的(具有高于70%的结晶度)或具有两者之间的结晶度。可以使用各种不同的纯化方法来纯化结晶的可再吸收聚合物。根据本发明的纯化方法特别适于纯化无定形的和部分结晶的可再吸收聚合物,所述部分结晶的可再吸收聚合物的结晶度为0-70%和更优选0-20%,因为发现相比于所述类型的可再吸收聚合物的已知纯化方法,该方法更加有效、简单和便宜。此外,尤其是上述类型聚合物用于医学用途时,因此对于残留单体含量而言需要极高的纯化度,这可通过根据本发明的纯化方法而实现。
聚酯和更特别的是基于乳酸或丙交酯和/或乙二醇酸或乙交酯的聚酯优选用于医学用途如受控药物释放、非承载植入物和承载植入物如用于人体或动物体的骨固定元件。所述聚合物包括乙交酯的均聚物和丙交酯的均聚物以及另外的基于丙交酯和/或乙交酯和/或己内酯的共聚物或三元共聚物。丙交酯包括L-、D-、内消旋或D,L-丙交酯或其混合物。其它基于羟基羧酸的均聚物和共聚/三元共聚物也适于根据本发明的纯化方法。优选的是甲基乙交酯、二甲基乙交酯、多甲基乙交酯、二乙基乙交酯、二丁基乙交酯、己内酯、戊内酯、十内酯、丙内酯、丁内酯和新戊内酯的聚合物或基于它们的聚合物,以及基于三噁烷酮(1,3和1,4)、二噁烷酮(1,3和1,4)、取代二噁烷酮、三亚甲基碳酸酯、亚乙基碳酸酯和亚丙基碳酸酯的聚合物。所述聚合物还通常应用于(医学)用途,其中需要极低残留单体含量,优选不含残留单体。
其它合适的(共聚)单体包括化合物如四甲基乙交酯、木糖醇、山梨糖醇、乳糖醇、福寿糖醇、季戊四醇、果糖和/或表氯醇、异丙基吗啉、异丙基甲基吗啉二酮、β-丙炔酸、α-羟基(异)丁酸、α-羟基(异)戊酸、α-羟基(异)己酸、α-羟基-α-二乙基丁酸、α-羟基-α-甲基戊酸、α-羟基庚酸、α-羟基辛酸、α-羟基(四)癸酸和/或α-羟基硬脂酸。
根据本发明的纯化方法,将聚合物溶于溶剂中并使用沉淀剂沉淀。向具有机械分散装置的混合室中添加聚合物溶液。所述沉淀剂是液体和/或液体的混合物,其中聚合物不溶解或几乎不溶解,以及其中溶剂进行溶解。当聚合物溶液在所述混合室中接触沉淀剂时,溶剂和沉淀剂互溶而得到新的溶剂或液相,其中聚合物由于其在液相中强烈降低的溶解度而沉淀析出。聚合物中的杂质如残留单体溶解或保留在液相中,从而与沉淀聚合物分离。结果形成所述液相和固相的淤浆,该固相包括沉淀且纯化的聚合物。
该聚合物可以溶于各种类型的溶剂中,包括例如丙酮、1,4-二噁烷、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、甲苯、甲基甲酰胺、二甲亚砜或氯代烃如氯仿和二氯甲烷。优选的溶剂为丙酮,因为它有益于环境(例如在废水处理时具有良好的降解性)并且是便宜的溶剂以及与例如氯代烃基溶剂相比具有较小毒性。
合适的沉淀剂为水、甲醇、乙醇、氟氯烷、例如作为石油醚的烃和烃的混合物和有机溶剂,聚合物在其中具有极低溶解性。最优选的沉淀剂是水,因为它便宜,对环境无害,易于处理,无毒等。当用作溶剂时它进一步与丙酮很好地混合,因为二者很好地互相溶解,同时聚合物由于最终丙酮-水体系的低溶解能力而有效地沉淀析出。
如果将水用作沉淀剂,则可以添加少量有机或无机化合物、表面张力影响剂或络合剂,以便通过例如促进沉淀过程或液相和固相的分离来增加对纯化方法效率的影响。
下列实施例说明本发明。
材料
实验中使用53摩尔%D,L-丙交酯和47摩尔%乙交酯的共聚物。粗制的聚合物包含1.16wt.%的残留单体。
另外的实验中将聚合物溶于丙酮(丙酮-聚合物混合物A-D)(参见表I)
表I
 
混合物 wt.%浓度
A 3.9
B 6.0
C 8.0
D 10.5
沉淀
在沉淀步骤中,将水用作沉淀剂,丙酮用作溶剂。将丙酮-聚合物溶液A-D加到配有S25KV-25-G-IL分散装置的IKA Ultra Turrax UTL 25匀化器中。水是主要的工艺流,并且流经混合室。在混合室中,转子-定子体系产生剪切场。将聚合物溶液添加到剪切场附近的水中。术语“附近”是指位于或接近于引起剪切力的混合器部分,即位于剪切力为混合器的最大剪切力的至少25%的位置。可以改变添加到聚合物-丙酮溶液中的水量(流量),从而得到最佳结果。将沉淀淤浆送入离心机中,从而收集滤袋中的聚合物沉淀。含杂质的水流从离心机流出并被排出。在缓慢旋转的离心机中使用水清洗滤饼,此后加大旋转速度从而除去大量液体。将剩余的滤饼研磨并将材料在25-30℃下在真空箱中干燥并通过GC测定残留的单体含量。
粘度测量
使用Ubbelohde粘度计(Schott 
Figure A200780007170D0006164054QIETU
 type II)在25℃下根据标准步骤测量具有不同wt.%聚合物的各种聚合物-丙酮混合物的运动粘度□。绘制□的对数值对浓度(wt.%)的对数值的曲线图,得到两条具有交点Ccrit的直线。
同样在25℃下在氯仿中测量(Schott 
Figure A200780007170D0006164054QIETU
 type OC)聚合物本身的特性粘度
GC测量
材料和设备:
使用配有熔融二氧化硅柱和火焰电离检测器的Var ian Star3600VX气相色谱仪来分析残留单体。将聚合物样品溶于氯仿中,使用1-辛醇作为内标(1g1-辛醇溶于100ml溶剂中)。由单体的峰面积计算残留单体的含量。
Gc条件
注射器温度:180℃
检测器温度:300℃
初始柱温:150℃
保留时间:2分钟
最终柱温:200℃
保留时间:3分钟
速率:10℃/min
载气流:1.5mL/min
压力:0.552巴
分裂:60
根据标准溶液的结果,可以使用下式测定单体相比于1-辛醇的响应因子R:
R=(M的量/M的面积)/(IS的量/IS的面积)
其中:
M的量=单体的添加量(摩尔)
M的面积=单体峰的面积
IS的量=内标(1-辛醇)的添加量(摩尔)
IS的面积=内标峰的面积
因为峰面积与物质的摩尔数有关,可以使用下式计算单体的量:
单体的量(%w/w)=
(IS的量/IS的面积).R.M的面积.fwM.100/样品的量(mg)
其中
IS的量=内标的添加量(mmole)
IS的面积=内标峰的面积
R=响应因子
M的面积=单体峰的面积
fwM=单体的分子量(g/mole)
结果
 
溶液 流速聚合物/水(vol/vol)   Log Ccrit Log C 残留单体含量(wt%) 位于权利要求1-3内
A 1:8.6 -1.40 -1.41 Bd1* 3
A 1:14.2 -1.40 -1.41 Bd1 3
A 1:15.1 -1.40 -1.41 Bd1 3
A 1:26.8 -1.40 -1.41 Bd1 3
B 1:34.6 -1.40 -1.22 Bd1 2
B 1:10.6 -1.40 -1.22 Bd1 2
B 1:16.1 -1.40 -1.22 Bd1 2
B 1:15.7 -1.40 -1.22 Bd1 2
B 1:26.3 -1.40 -1.22 Bd1 2
B 1:47.8 -1.40 -1.22 Bd1 2
C 1:15.3 -1.40 -1.10 Bd1 1
C 1:16.4 -1.40 -1.10 0.01 1
C 1:23.9 -1.40 -1.10 0.01 1
C 1:47.8 -1.40 -1.10 0.07 1
C 1:65.2 -1.40 -1.10 Bd1 1
D 1:26 -1.40 -0.98 0.03 比较
D 1:46 -1.40 -0.98 0.08 比较
D 1:97 -1.40 -0.98 0.08 比较
* Bd1=低于GC的检测极限

Claims (8)

1、一种从残留单体纯化可再吸收聚合物的方法,包括添加所述聚合物溶于溶剂中的溶液和向混合室中添加沉淀剂以沉淀该聚合物,其特征在于溶液中聚合物的浓度为log Ccrit±0.3对数单位,其中Ccrit是临界浓度。
2、根据权利要求1的方法,其中溶液中聚合物的浓度为log Ccrit±0.2对数单位。
3、根据权利要求1的方法,其中溶液中聚合物的浓度为log Ccrit±0.1对数单位。
4、根据权利要求1-3任一项的方法,其中将聚合物纯化到包含一些低于气相色谱法检测极限的残留单体。
5、根据权利要求1-4任一项的方法,其中溶剂是丙酮,并且沉淀剂是水。
6、根据权利要求1-5任一项的方法,其中聚合物包含至少一种来源于乙交酯、己交酯、L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯和内消旋丙交酯单体的部分。
7、根据权利要求6的方法,其中聚合物在25℃的氯仿中的特性粘度是0.1-6dl/g。
8、根据权利要求1-7任一项的方法,其中沉淀剂是水,它在引起水溶性聚合物淤浆流的混合器的剪切力附近添加。
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