CN102526810B - 人工皮肤替代材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

人工皮肤替代材料及制备方法。该人工皮肤替代材料为以聚氨酯材料为基层，表面被覆有其与聚N-异丙基丙烯酰胺经接枝共聚改性形成的结构层，聚N-异丙基丙烯酰胺与聚氨酯材料的摩尔比为(0.1~1):1，N-异丙基丙烯酰胺的接枝率为聚氨酯材料质量的20%~150%。基层聚氨酯材料为由聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种作为羟基供体成分与异氰酸酯成分，以异氰酸酯基团与羟基供体总羟基摩尔比(0.8~1.8):1，催化下经本体聚合或溶液聚合得到，再与聚N-异丙基丙烯酰胺进行接枝共聚改性得到该人工皮肤。该材料具有与皮肤接近的良好力学性能，并具有一定的温度敏感性。通过所说的羟基供体成分和异氰酸酯成分，即可制备得到，操作简便，能耗小，成本低，适合大规模工业生产。

Description

人工皮肤替代材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种可作为皮肤修复的人工皮肤替代材料及其制备方法。

背景技术

    皮肤是人体的最大器官，具有重要的物理、化学及生物学屏障功能。烧伤或创伤后引起的局部或全身损害都与皮肤屏障的丧失有关，早期切痂、封闭修复缺损皮肤、恢复其屏障功能，是烧伤治疗的根本目标。人工皮肤作为一种皮肤创伤修复材料和损伤皮肤的替代品，可以使皮肤大面积和深度烧伤的患者，在自体皮不够的情况下，进行修复治疗并使之恢复因皮肤创伤丧失的生理功能。对大面积烧伤创面的早期覆盖及后期整复，寻找理想的皮肤替代物就更显得特别重要。理想皮肤替代物应符合的条件包括：粘附性好；能保持水和热量的正常通透率；无毒性；无抗原性；具持久性；具柔韧性；参与正常宿主的防御功能；对细菌具有屏障作用；促进创面修复；不引起炎症反应；可随患者的生长发育而相应地增长扩大；具有与自体皮相似的机械性能和外观等。目前尚未见有能完全满足上述条件的理想皮肤替代物报道。

Piakrell于1942年首次研制成了对氨基苯磺酰氨膜，现在对合成和改性生物相容性材料的研究仍在继续深入，将合成材料与生物材料的杂化、交联、互穿网络，以及最近的人工合成类天然材料即仿生材料，是研究的方向。目前合成的人工皮肤主要存在的问题是无法保持创面湿润、创面愈合延迟、容易脱落、病原菌易透过等问题。理想的人工皮肤应具备的特点包括：经济、易获得、体外可保持较长时间；耐用且可随时得到，具有柔韧性和一定的机械强度；有防细菌侵入及水分丢失的屏障功能；移植后能随创面生长，但不会过度增生；安全、不携带病毒。

聚氨酯（PU）材料以其优异的物理机械性能、良好的血液和组织相容性、低毒等优点，自1937年问世以来，其优良的抗凝血性能，低毒性，临床应用中良好的相容性，无畸变作用，无过敏反应，在医学上的用途日益广泛；其优良的弹性和韧性，优异的耐磨、软触感、耐湿气、耐多种化学药品性能，加工性能好，加工方式多样，以及可采用通用的方法灭菌，暴露在X射线下性能不变等，也是制备各种医用弹性制品的首选材料。

发明内容

    针对上述情况，本发明首先提供了一种具有优良性能、可作为皮肤修复的人工皮肤替代材料，并进一步提供了该人工皮肤替代材料的制备方法。

    本发明的人工皮肤替代材料，是一种以聚氨酯（PU）材料为基层，其表面被覆有与聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）经接枝共聚改性形成的结构层的膜状产品，其中聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）与聚氨酯（PU）材料的摩尔比为(0.1~1):1，PNIPAAm的接枝率为基层PU材料质量的20%~150%。其中所说的基层PU材料，为由分子中含有羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种作为羟基供体成分，与分子中含有异氰酸酯基团的异氰酸酯成分聚合而成，异氰酸酯成分中的异氰酸酯基团与羟基供体成分中总羟基数的摩尔比为(0.8~1.8):1。

以分子中含有多羟基的羟基供体成分与含有异氰酸酯基团的异氰酸酯成分为原料，经本体聚合或溶液聚合，是目前PU材料的常用制备方式和手段。

本发明人工皮肤替代材料的基层PU材料中，羟基供体成分中所说的聚酯多元醇，可以选择包括但并非仅限于通常可由己二酸与乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇等二醇中的至少一种缩聚而成的己二酸系聚酯二醇，如，聚己二酸乙二醇酯二醇，聚己二酸亚丁基酯二醇，聚羟基脂肪酸酯二醇等；或者是通常由芳香族二元羧酸（或酸酐、酯），与二元和/或多元醇形成的芳香族聚酯多元醇，如聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇，聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇聚酯二醇，聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇等；此外，还可以是如聚己内酯二醇，聚碳酸酯二醇等中的至少一种。

所说羟基供体成分中的聚醚多元醇同样也可以选择包括但并非仅限于聚氧化丙烯二醇，聚四氢呋喃醚二醇，乙二胺聚醚多元醇，蓖麻油、橄榄油中的至少一种。

上述羟基供体成分中的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇在本发明人工皮肤的基层PU材料中，均属于是用于调节制品粘弹性的软段结构部分。其中，聚酯多元醇类的聚氨酯制品能具有更好的生物相容性，在特定酶的作用下也较易发生降解反应；聚醚多元醇类的聚氨酯制品则可具有相对的生物惰性，不易发生降解反应。因此，羟基供体成分中聚醚多元醇与聚酯多元醇原则上可以任意比例搭配使用，并可以根据对制品所希望和需要的功能、特性要求，改变和调整羟基供体成分中两类多元醇的具体搭配比例。

所说的异氰酸酯成分为医学中可以接受的，即在医学和/或生物学应用方面属于是无毒或低毒（甚至包括在制备过程中其挥发物是否具有毒性）的二异氰酸酯单体、三异氰酸酯单体或四异氰酸酯单体中的至少一种，所说的二异氰酸酯单体可以选择包括但并非仅限于甲苯二异氰酸酯，异氟尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯或其缩聚衍生物（如六亚甲基二异氰酸酯与水所成的缩二脲二异氰酸酯，或其三聚体等衍生物）。

优选的，本发明上述的人工皮肤替代材料中所说基层PU材料中异氰酸酯成分的异氰酸酯基团与羟基供体成分中总羟基数的摩尔比为(1~1.3):1。

本发明人工皮肤替代材料中的基层材料PU，是一种由软链段和硬链段交替向前组成的含有-NHCOO-基团的极性高聚物。通过改变和调整不同的软硬段结构和/或其比例，一方面，由于PU链段和聚醚/酯链段的溶度参数不同，因热力学的不相容性导致相分离，另一方面，两种链段由化学键连接在一起，又使其很难完全分开，因而往往只是在一定程度上发生相分离。正是这种相分离的程度产生并决定了材料的形状记忆性能，并赋予了PU材料广泛的机械性能。在以PNIPAAm 对PU表面进行接枝共聚改性形式的本发明上述人工皮肤替代材料中，PNIPAAm 是一种性能特异的水溶性高分子，具有温度敏感特性。将PU表面采用PN IPAAm进行接枝改性，则可同时赋予了改性后材料的温敏特性及形状记忆功能。这正是本发明上述人工皮肤替代材料的重要而显著的特性。

另一方面，通过调节本发明上述人工皮肤替代材料中基层材料PU中聚醚和/或聚酯的软段与异氰酸酯成分硬段的比例，利用其不同材料所含官能团的活性差异，即可以方便的改变和调整PU的弹性模量，使其力学性能适应人工皮肤的需要。并且可以通过对其中作为基层的PU的原料成分和/或比例的调整，以及对不同的羟基供体成分的选择，可以使其中的PU具有不同的降解速率。

本发明上述人工皮肤替代材料的一种典型制备方式，可以按下述方式进行：

1'：按常规反应方式，以所说比例量的羟基供体成分和异氰酸酯成分为原料，在催化量（一般可为反应原料量的0.1%~3wt%）的催化剂存在和在≤90℃、优选的是在50℃~80℃的加热条件下进行本体聚合反应或溶液聚合反应，其中所说溶液聚合反应时，反应溶剂可以选择但并非仅限于醋酸丁酯、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺等常用溶剂中选择一种或多种组合）（具体可参考：王槐三编《高分子化学教程》第三章3.12）。其中优选沸点较低的溶剂，如丙酮，乙酸乙酯等，以达到既可以调节体系的粘度，有利于反应进行，又便于后期的去除，减少在产品中的残留。反应完成后，冷却后成膜，即为PU材料。其中所说的催化剂，可以选择目前常规制备PU材料中常用的各种催化剂，例如，可以在包括但并非仅限于如三亚乙基二胺、三乙烯基二胺，双(二甲氨基乙基)醚，环乙基甲基叔胺，以及如纯双(二甲氨基乙基)醚溶液、70%双(二甲氨基乙基)醚溶液、低浓度双(二甲氨基乙基)醚溶液等双醚催化剂等叔胺类的催化剂，或如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸酯类催化剂等有机金属催化剂中选择。

对上述聚合反应终点的判断和控制，可以根据所设计的分子量，采用PU反应常规使用的正丁胺滴定法，既判断反应体系中NCO基团的含量即可（例如正丁胺滴定反应后，溶液蓝色消失且出现15s以上的黄色即为滴定终点）。此外，也可以采用正丁胺滴定法与红外检测连用的方式，由红外检测无NCO基特征峰即为反应终点。这些都是常规PU聚合反应中的常用检测方式，可参见包括上述文献在内的有关文献报道，不再赘述。

2'：将PNIPAAm用水配制成1~10wt%，优选3~6wt%的水溶液，将上步的PU材料浸于其入，在有光引发剂和自由基引发剂中至少一种存在的条件下，在PU材料的表面进行并完成接枝共聚改性，形成由PNIPAAm接枝共聚改性表面被覆层，所说引发剂的总量为PNIPAAm质量0.1~5%的。可以通过改变和调整搅拌速度、反应时间、反应温度、引发剂用量、催化剂用量等聚合反应中的常用操作条件和方式，使反应在平稳状态下进行。实验显示，此步制备中使用的PNIPAAm水溶液浓度过低，会导致接枝率较低；PNIPAAm水溶液的浓度过高，则会导致单体间的均聚反应，不利于对PU膜材表面的接枝改性。

制备得到的膜状产品，用水、优选为去离子水充分冲洗浸泡，除尽溶剂及未反应的原料成分，冷冻干燥后即可储存备用。

在上述第1'步由聚醚或聚酯多元醇与异氰酸酯基团反应生成-NHCOO-的过程中，根据反应情况及需要，可以按照目前PU合成中已有报道和/或使用的常规方式，通过改变和调整对反应体系的搅拌速度、反应时间、反应温度、催化剂用量等，控制反应的速率和/或程度。例如，转速快，反应时间长，反应越易充分；提高反应温度，会加剧反应程度；增大催化剂的浓度和/或用量，可提高反应的速率，增加反应的剧烈程度。

上述第1'步制备PU材料的聚合反应，除采用所说的一步式聚合反应方式完成外，在上述方法基础上的一种改进方式，是该聚合反应可以采用分步方式进行，即先以所说的原料在所说温度和催化剂作用下进行预聚合反应，得到初步聚合的中间状态产物（通常可以根据反应体系的粘度变化判断），然后再根据所设计PU分子量的大小，在有小分子扩链剂参与下继续进行并完成后续的聚合反应，得到符合预期分子量大小的聚氨酯材料。此种方式能更方便，也更有利于得到分子量更大的PU材料。这也是目前PU聚合反应中的一种常用方式。所说的小分子扩链剂通常可包括但并非仅限于乙二醇，1,4-丁二醇，一缩二乙二醇，甲基丙二醇等小分子成分的至少一种。

如上述，在聚合反应过程中，反应体系的粘度变化是反应进行程度的一种重要表观反映，在原料投料比例一定的情况下，除可通过控制聚合反应的时间，反应温度，搅拌速率等常规方式，保证聚合反应在不过于激烈的平稳状态下进行，避免因随着反应程度的增加，反应体系粘度迅速增大和/或局部放热过多，容易发生暴聚，甚至会发生爆炸外，必要时还可以加入所以要调节体系的粘度，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮等聚氨酯预聚体的良溶剂，调整反应体系的粘度。但如果聚合反应维持于较低温度（如≤60℃）下进行，和/或扩链剂活性较低且用量较少时，体系的反应活性较低，反应体系的粘度始终维持较低，使聚合反应保持在较平缓状态下进行时，一般可不必采用补充溶剂降低体系粘度的措施。

实验显示，在第2'步的接枝共聚改性反应中，单独使用光引发剂或自由基引发剂虽无不可，但会明显降低反应速率，因而会延长共聚反应的完成时间。由于NIPAAm具有较高的聚合活性，为尽量抑制均聚反应的发生，一种优选的方式，是在所说第2'步的接枝共聚改性反应中，以质量比在自由基引发剂为0~0.4和光引发剂为1的范围内同时使用两种引发剂，将自由基引发剂与所说的PNIPAAm水溶液充分混合后，将经光引发剂溶液充分浸渍并干燥后的第1'步PU材料浸入其中，在惰性气体保护及紫外光辐射和室温或≤70℃加热条件下进行和完成接枝共聚改性反应。实验显示，紫外光辐射时间一般在15分钟~2小时的范围内都是可以的，其中优选为30~60分钟。所说的光引发剂为二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的至少一种。其中光照致共聚改性反应中使用的辐射光，可根据所用光引发剂反应特性及操作条件选择（例如在实验室制备条件下可使用300~400nm或能量更高而使反应更快的更低波长的紫外光波）。所说的自由基引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。

本发明的上述制备方法可以通过控制和调整PU分子链中软硬段的原料及其比例，将羟基供体成分和异氰酸酯成分聚合，实现了对所得到的PU材料性能的调节，并进一步通过用PNIPAAm对其表面进行接枝共聚改性，从而可以制备得到可降解的聚氨酯智能人工皮肤，能具有形状记忆功能和在人体体表温度附近具有温度敏感性，既具有良好的机械物理性能和与皮肤接近的良好力学性能，又具有血液相容性和生物相容性，可作为性能满意的医用人工皮肤替代材料。

以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图表说明

    图1是实施例3人工皮肤替代材料的应力-应变测试曲线。

    图2是实施例3人工皮肤替代材料的红外图谱。

图3是实施例3的DSC测试曲线。

图4是实施例3的SEM照片。

具体实施方式

实施例1

将NCO/OH摩尔比为1.35异氟尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚1000加入四口三颈瓶中，反应过程中通冷凝水，调节搅拌转速为800~1000r/m，加入2滴辛酸亚锡催化剂，在75℃和氮气保护下预聚合6小时，然后加入0.2mol小分子扩链剂1,4-丁二醇，继续反应3~4小时，直至反应后体系中基本不含NCO官能团。反应过程中观察体系粘度，必要时可加入适量DMF调节反应体系的粘度，使反应维持在平稳状态下进行。反应结束后降温成膜，得到PU膜。

将聚N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）用去离子水中配制成5wt%的溶液，加入为N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）1wt%的过硫酸铵引发剂。将PU膜在0.5wt%的二苯甲酮丙酮溶液中浸泡30min，低温避光干燥后，再将其充分浸泡于含有引发剂的NIPAAm溶液中，在氮气保护下于30~70℃用300~400nm紫外辐照1小时，完成在PU膜表面进行接枝共聚改性（接枝率60~80%）。产物用去离子水充分浸泡冲洗，得到人工皮肤替代材料产品。对该产品的生物相容性实验结果，如表2所示。

实施例2

  将NCO/OH摩尔比为1.25二苯基甲烷二异氰酸酯与ε-聚己内酯二醇1000加入四口三颈瓶中，反应过程中通冷凝水,调节搅拌杆的转速为800~1000r/m.。在氮气保护、二甲基乙醇胺（3滴）为催化剂温度为75℃的条件下聚合4h，之后加入小分子扩链剂乙二醇（0.1mol），继续反映3~4h直至NCO达到规定值,反应过程中需观察体系粘度，采用少量N，N-二甲基甲酰胺调节粘度。反应结束后降温成膜，得到PU薄膜。将NIPAAm溶于去离子水中，配置成质量分数为4wt%的溶液，向其中加入质量为NIPAAm 0.8%的过硫酸钾引发剂。将PU膜在0.5%的1-羟基环己基苯基甲酮丙酮溶液中浸泡30min，低温避光干燥之后再充分浸泡于含有引发剂的NIPAAm溶液中，于20~60℃置于300~400nm紫外辐照的条件下，辐照时开启氮气保护，辐照时间为1h。最后用去离子水浸泡冲洗即得到了该人工皮肤材料。

实施例3

将NCO/OH摩尔比为1.5的二苯基甲烷二异氰酸酯与ε-聚己内酯二醇1000加入四口三颈瓶中，反应过程中通冷凝水,调节搅拌杆的转速为800~1000r/m.。在氮气保护、二醋酸二丁基锡（5滴）为催化剂温度为75℃的条件下聚合4h，之后加入0.5mol亲水扩链剂二羟甲基丙酸，将体系温度下调至50℃，继续反应3~4h，直至NCO达到规定值,。反应过程中需观察体系粘度，采用适量的丙酮调节粘度。然后降温至20℃下，加入三乙胺中和成盐，室温下在去离子水中剪切乳化2h，最后真空脱去丙酮成膜，得到水性PU薄膜。将NIPAAm溶于去离子水中，配置成质量分数为5%的溶液，向其中加入为NIPAAm质量1.5%的过硫酸铵引发剂。将PU膜在0.5%的二苯甲酮丙酮溶液中浸泡5min低温避光干燥，之后再充分浸泡于含有引发剂的NIPAAm溶液中，于20~60℃置于紫外辐照的条件下，辐照时开启氮气保护，辐照时间为1h。最后用去离子水浸泡冲洗即得到了该人工皮肤材料。

对所得的该人工皮肤替代材料的应力-应变测试曲线如图1所示，表明了经NIPAAm改性前的PU膜已具有了适宜的力学特性。图中的a中，PU产物中连续塑料相甲苯二异氰酸酯（TDI）的存在，使材料在室温下呈现塑料性质。聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）橡胶相成为唯一的连续相使材料呈现高弹性，因而拉伸试样在外力撤去后变形能迅速回复。塑料分散相微区则起物理交联作用，阻止永久变形的发生。图中的b显示的是测试试样在拉伸至ε=200%时释荷并在室温下放置，观测其变形回复与时间的关系。结果表明PU膜具有一定的形状记忆功能，在外力撤销5min后的回复量为原形变量的50%左右，回复量随着时间的增加而继续增大，但达到一定的数值（15%）后基本不再变化。这种记忆效应主要是因为：一方面,由于聚氨酯链段和聚醚链段的溶度参数不同，产生热力学的不相容性，导致相分离；另一方面，两种链段由化学键连接在一起，它们之间很难完全分开而只在一定程度上发生相分离，正是这种相分离的程度决定着材料的形状记忆性能。水性聚氨酯大部分是交联高聚物，于分子间不能滑移，所以应力不会松弛到零，只能松弛到某一数值。硬软段在微相分离时，硬段对于软段也会有一定的阻碍和牵制作用，所以其形状回复是一个塑性形变。

图2是对所得该人工皮肤替代材料的红外检测图谱，其中的a和b为PU膜经PNIPAAm接枝改性前和改性后的对照。图中可见，改性后在1639和1544（cm^-1）附近分别出现了酰胺I带和酰胺II带的特征吸收峰，表明了PNIPAAm接枝层的存在。

图3是所得该人工皮肤替代材料的DSC测试曲线，其中a为经PNIPAAm接枝改性前的纯PU膜，b为由PNIPAAm接枝改性PU膜的人工皮肤产品在温度改变时所表现出的热效应曲线。可以看出，图中a所示的PU膜DSC曲线中在测试温度范围内未出现相转变热吸收峰。经PNIPAAm接枝改性后的PU膜DSC曲线b则与纯PU膜不同，其中在约35℃有一相转变，这与水溶液中NIPAAm的均聚物在32℃附近出现的低临界互溶温度（LCST）相一致，表明接枝成功赋予了PU膜材料具有了温敏性。

图4是所得该人工皮肤替代材料的SEM照片，其中a为经PNIPAAm接枝改性前的PU膜对照，b为经PNIPAAm接枝改性改性后的人工皮肤替代材料产品。由SEM照片的对照可以看出，接枝改性前的PU膜表面较为平坦，按本发明方法进行经NIPAAm接枝改性后的人工皮肤产品，其膜表面变得粗糙不平，并且接枝改性结构层呈现出球状表面形态结构，与真实皮肤更为接近。

皮肤原发刺激实验：实验组为本实施例人工皮肤膜2.5*2.5cm/块。阴性对照组：生理盐水0.5ml/滤纸块。阳性对照组：5%甲醛0.5ml/滤纸块。实验动物：新西兰大白兔，体重2~2.5kg，每组三只，背部斑贴区备皮。完整与损伤皮肤各贴一块材料，24小时候去除。出去后1，24，48小时观察皮肤反应。

实验中的刺激反应总评定标准为：0分为无刺激；0~1.9为轻度刺激；2.0~4.9为中度刺激；5.0~8.0为强刺激。

试验结果如表1所示。

实施例4

将NCO/OH摩尔比为1.17氰酸酯单体与多元醇加入四口三颈瓶中，其中异氰酸酯为1,6-二异氰酸酯，多元醇聚碳酸酯二醇与聚己二酸蓖麻油酯多元醇的混合物。反应过程中通冷凝水,调节搅拌杆的转速为800~1000r/m.。在氮气保护、二月桂酸二丁基锡为催化剂（2~3滴）温度为80℃的条件下聚合4h，之后加入扩链剂乙二醇（0.05mol）及亲水扩链剂二羟甲基丙酸（0.1mol），将体系温度下调至50℃，继续反映3~4h，直至NCO达到规定值。反应过程中需观察体系粘度，采用适量的丙酮调节粘度。然后降温至20℃以下，加入三乙胺中和成盐，室温下在去离子水中剪切乳化2h，最后真空脱去丙酮成膜，得到水性PU薄膜。将NIPAAm溶于去离子水中，配置成质量分数为3%的溶液，向其中加入质量为NIPAAm 2%的过氧化氢引发剂。将PU膜在0.5% 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮的丙酮溶液中浸泡10min，低温避光干燥之后再充分浸泡于含有引发剂的NIPAAm溶液中，与20~60℃置于紫外辐照的条件下，辐照时开启氮气保护，辐照时间为1h。最后用去离子水浸泡冲洗即得到了该人工皮肤材料。

实施例5

将NCO/OH摩尔比为1.2氰酸酯单体与多元醇加入四口三颈瓶中，其中异氰酸酯为1,6-二异氰酸酯，多元醇为摩尔比为1:1（允许比例并非仅限于此，可以任意调整）的聚碳酸酯二醇与聚己内酯2000二元醇的混合物。反应过程中通冷凝水,调节搅拌杆的转速为800~1000r/m.。在氮气保护、辛酸亚锡为催化剂温度为75℃的条件下聚合4h，之后加入扩链剂乙二醇及亲水扩链剂三乙醇胺，将体系温度下调至50℃，继续反映3~4h，直至NCO达到规定值。反应过程中需观察体系粘度，采用适量的丙酮调节粘度。然后降温至20℃以下，加入冰醋酸中和成盐，室温下在去离子水中剪切乳化2h，最后真空脱去丙酮成膜，得到水性PU薄膜。将NIPAAm溶于去离子水中，配置成质量分数为6%的溶液，向其中加入为NIPAAm质量1%的过氧化苯丙甲酰引发剂。将PU膜在0.6%的二苯甲酮丙酮溶液中浸泡30min，之后再充分浸泡于含有引发剂的NIPAAm溶液中，于20~60℃置于紫外辐照的条件下，辐照时开启氮气保护，辐照时间为1h。最后用去离子水浸泡冲洗即得到了该人工皮肤材料。

以上述本发明上述实施例1~5的产品为实验样品进行了综合力学性能测试，并与人体皮肤的相应指标对比，结果如表2所示。

表2    人工皮肤力学性能指标测试结果

	杨氏模量（MPa）	抗拉强度（MPa）	破裂抗力（KJ/m2）	泊松比
					人体皮肤	0.1~0.3（拉伸）	2~15（拉伸）	1.7~2.0	0.45~0.50（压缩）
本发明人工皮肤	0.1~1.2	3~21	1.5~12	0.3~1

Claims (9)

1.人工皮肤替代材料，其特征为以聚氨酯材料为基层，其表面被覆有由聚N-异丙基丙烯酰胺在该表面上进行并完成的接枝共聚改性形成的结构层，聚N-异丙基丙烯酰胺与聚氨酯材料的摩尔比为(0.1~1):1，N-异丙基丙烯酰胺的接枝率为聚氨酯材料质量的20%~150%，其中的聚氨酯材料为由分子中含有羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种作为羟基供体成分，与分子中含有异氰酸酯基团的异氰酸酯成分聚合而成，异氰酸酯成分中的异氰酸酯基团与羟基供体成分中总羟基数的摩尔比为(1.17~1.8):1。

2.如权利要求1所述的人工皮肤替代材料，其特征是所说羟基供体成分中的聚酯多元醇为己二酸系聚酯二醇，芳香族聚酯多元醇，聚己内酯二醇，聚碳酸酯二醇中的至少一种。

3.如权利要求1所述的人工皮肤替代材料，其特征是所说羟基供体成分中的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，聚四氢呋喃醚二醇，乙二胺聚醚多元醇，蓖麻油、橄榄油中的至少一种。

4.如权利要求1所述的人工皮肤替代材料，其特征是所说的异氰酸酯成分为医学或生物学中可以接受的二异氰酸酯单体、三异氰酸酯单体或四异氰酸酯单体中的至少一种，所说的二异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯，异氟尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯缩聚衍生物中的至少一种。

5.如权利要求1至4之一所述的人工皮肤替代材料，其特征是所说基层聚氨酯材料中异氰酸酯成分的异氰酸酯基团与羟基供体成分中总羟基数的摩尔比为(1.17~1.3):1。

6.权利要求1至5之一所述人工皮肤替代材料的制备方法，其特征是按下述方式进行：

      1'：以所说比例量的羟基供体成分和异氰酸酯成分为原料，在催化量的催化剂存在和≤90℃的加热条件下进行并完成本体聚合反应或溶液聚合反应，冷却后成膜，即为聚氨酯材料；

      2'：将聚N-异丙基丙烯酰胺用水配制成1~10wt%的水溶液，将上步的聚氨酯材料浸于其入，在有光引发剂和自由基引发剂中至少一种存在的条件下，在聚氨酯材料的表面进行并完成接枝共聚改性，形成由聚N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚改性表面被覆层，所说引发剂的总量为N-异丙基丙烯酰胺质量0.1~5%。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是第1'步的聚合反应分步进行，以所说原料在所说温度和催化剂作用下先进行预聚合反应后，再在有小分子扩链剂参与下继续进行并完成后续的聚合反应，得到预期分子量的聚氨酯材料，所说的催化剂为叔胺类催化剂或有机金属催化剂，所说的小分子扩链剂为乙二醇，1,4-丁二醇，一缩二乙二醇，甲基丙二醇中的至少一种。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征是第2'步的接枝共聚改性反应中，以质量比在自由基引发剂为0~0.4和光引发剂为1的范围内同时使用两种引发剂，将自由基引发剂与含有1~10w% N-异丙基丙烯酰胺水溶液充分混合后，将经光引发剂溶液充分浸渍并干燥后的第1'步聚氨酯材料浸入其中，在惰性气体保护及紫外光辐射和≤70℃条件下进行和完成接枝共聚改性反应，所说的光引发剂为二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的至少一种，所说的自由基引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。

9.如权利要求6至8之一所述的制备方法，其特征是所说第1'步的聚合温度为50℃~80℃。

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