CN104815353A - 纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 - Google Patents
纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104815353A CN104815353A CN201510179290.5A CN201510179290A CN104815353A CN 104815353 A CN104815353 A CN 104815353A CN 201510179290 A CN201510179290 A CN 201510179290A CN 104815353 A CN104815353 A CN 104815353A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- poly
- ethyl ester
- glycine ethyl
- oligoanilines
- phosphine nitrile
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- NTNZTEQNFHNYBC-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-aminoacetate Chemical compound CCOC(=O)CN NTNZTEQNFHNYBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 238000001879 gelation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- -1 phosphine nitrile Chemical class 0.000 claims description 83
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Natural products P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 77
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims description 77
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 19
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 19
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- VCDRAONLIPOEFL-UHFFFAOYSA-N 4-n-[4-(4-anilinoanilino)phenyl]benzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1NC(C=C1)=CC=C1NC(C=C1)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 VCDRAONLIPOEFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 5
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 4
- 208000020431 spinal cord injury Diseases 0.000 abstract description 8
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 abstract description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 5
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 abstract description 4
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 abstract description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 2
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- TXTWXQXDMWILOF-UHFFFAOYSA-N (2-ethoxy-2-oxoethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CCOC(=O)C[NH3+] TXTWXQXDMWILOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical class OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002730 Poly(butyl cyanoacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 239000003519 biomedical and dental material Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical class C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- UBIJTWDKTYCPMQ-UHFFFAOYSA-N hexachlorophosphazene Chemical compound ClP1(Cl)=NP(Cl)(Cl)=NP(Cl)(Cl)=N1 UBIJTWDKTYCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001582 osteoblastic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N phenylhydrazine Chemical compound NNC1=CC=CC=C1 HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940067157 phenylhydrazine Drugs 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开一种纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法，其为纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架，具体为聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架或聚[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架。其具有良好的生物相容性，在生理环境中表现出适当的降解速率，降解产物无毒或者低毒，并且能够被人体的正常代谢排出体外；其电导率能满足刺激神经生长的需要，可应用于神经系统的移植、脊髓损伤的修复；同时，通过聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化、溶剂置换等步骤使其表面形成纳米结构，拥有更大的比表面积，有利于蛋白吸附，提供更多的细胞膜受体的结合位点。
Description
技术领域
本发明公开一种医用高分子材料支架，特别是一种纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法。
背景技术
高分子材料被越来越多地用于生物医学和药学领域，其中尤以可生物降解高分子材料应用最为广泛，如聚酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚酰胺、聚氰基丙烯酸酯和聚膦腈等。这类材料不仅具备可生物降解性和生物相容性，还可通过其自身具有的可生物降解重复单元与药物和目标受纳体产生相互影响，用作引导神经再生的修复架、脉管移植材料和药物缓释载体等。其中聚膦腈作为一类具有良好的生物相容性、可生物降解性及易于功能化的新型药物控释材料受到人们的广泛关注。
黄荣等人在《具有乙氧羰苯氧基、甘氨酸乙酯和甲氧基乙氧基乙氧基侧链聚膦腈的合成及性能研究》(黄荣等，云南大学学报(自然科学版)，2011，33(5):573-577)中公开，通过聚二氯膦腈的亲核取代反应合成了具有乙氧羰苯氧基、甘氨酸乙酯和甲氧基乙氧基乙氧基侧链的聚膦腈，此聚膦腈具有温度响应性和可生物降解性，在生物医用材料上具有潜在的应用价值。但是该聚合物的生物导电性能较差，难以应用于在神经系统移植、脊髓损伤修复等领域。
张青松在其博士论文《生物可降解导电聚膦腈高分子的合成及性能研究》公开了一种可生物降解导电聚膦腈高分子的合成方法，将苯胺低聚体(苯胺五聚体)和可降解基团(甘氨酸乙酯)同时接枝于聚膦腈高分子主链上，合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]。其具有良好的生物相容性；在生理环境中可降解，降解产物无毒或者低毒；同时其电导率为3.2×10-5S/cm，可应用于周围神经组织工程材料。在神经系统移植领域，特别是在脊髓损伤修复领域，生物高分子材料的的表面特性影响骨结合的效果。在同种生物材料的情况下，生物材料的表面物理特性如颗粒直径、颗粒之间的孔径等，是影响成骨细胞增殖等生理功能的主要决定因素。但是，该文公开的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]难以针对性满足其在神经系统移植、脊髓损伤修复领域应用的更高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其具有良好的生物相容性，可生物降解且降解速率可控：在生理环境中表现出适当的降解速率，降解产物无毒或者低毒，并且能够被人体的正常代谢排出体外；其电导率能满足刺激神经生长的需要，可应用于神经系统的移植、脊髓损伤的修复；同时，其为表面形成纳米结构，即其表面颗粒直径、颗粒之间的孔径为纳米级。
本发明的另一个目的在于提供一种制备纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架的方法，该方法的制得的聚膦腈支架不仅可生物降解、电导率能满足刺激神经生长的需要，而且表面形成纳米结构，拥有更大的比表面积，有利于蛋白吸附，提供更多的细胞膜受体的结合位点。
本发明提供一种纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，所述支架为表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。聚膦腈是由交替的氮、磷原子以交替的单双健构成主链，有机基团为侧基的高分子，具有良好的生物相容性，其降解产物包括氨基酸、磷酸盐等无毒无害物质。以聚二氯膦腈为主链，通过亲核取代反应引入甘氨酸乙酯、苯胺低聚体的支链，即可合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]，其具有很好的生物导电性能，具有神经系统移植、修复脊髓损伤的可行性。
较佳的，所述苯胺低聚体为苯胺五聚体或苯胺四聚体，即所述聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架为表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架或聚[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架。其中，由于苯胺四聚体的电导率较苯胺五聚体的电导率低，聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的生物导电性能较[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架更优。
较佳的，所述表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架，由下述步骤制备得到：
A.制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤；
B.聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤：
将聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]溶解于四氢呋喃，再加入NH4HCO3颗粒，在-50℃至-30℃的低温下使其凝胶化；
C.溶剂置换的步骤：
加入超纯水将NH4HCO3颗粒置换并滤出，冷冻干燥即制得纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。
其中，制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤包括：
a1制备苯胺低聚体的步骤；
a2制备聚二氯膦腈的步骤；
a3合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤。
优选的，聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒的粒径为200-300μm以便于聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架的表面形成良好的纳米结构，保证其表面平整、均匀，避免出现微孔断裂。
优选的，聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒与聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的质量比为8-10:1。
本发明还提供一种制备纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架的方法，包括下述步骤：
A.制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤；
B.聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤：
将聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]溶解于四氢呋喃，再加入NH4HCO3颗粒，在-50℃至-30℃的低温下使其凝胶化；
C.溶剂置换的步骤：
加入超纯水将NH4HCO3颗粒置换并滤出，冷冻干燥即制得纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。
其中，所述制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤包括：
a1制备苯胺低聚体的步骤；
a2制备聚二氯膦腈的步骤；
a3合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤。
本发明聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的合成方法，首先合成由可降解基团(甘氨酸乙酯基)单取代的聚[双(甘氨酸乙酯)膦腈]，在此基础上，将苯胺低聚体(苯胺五聚体、苯胺四聚体)和可降解基团(甘氨酸乙酯)同时接枝于聚膦腈高分子主链上，合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]。接枝的甘氨酸乙酯基于其具有亲水性，能促进高分子材料的降解，而且能促进细胞的粘附和增殖；接枝的苯胺低聚体基于其良好的电导率。
优选的，所述聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒的粒径为200-300μm，以便于聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架的表面形成良好的纳米结构，保证其表面平整、均匀，避免出现微孔断裂。
优选的，聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒与聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的质量比为8-10:1。
本发明的有益效果有：纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架为纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架，其具有良好的生物相容性，可生物降解且降解速率可控：在生理环境中表现出适当的降解速率，降解产物无毒或者低毒，并且能够被人体的正常代谢排出体外；其电导率能满足刺激神经生长的需要，可应用于神经系统的移植、脊髓损伤的修复；同时，其为表面形成纳米结构，拥有更大的比表面积，有利于蛋白吸附，提供更多的细胞膜受体的结合位点。
附图说明
图1为本发明的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的红外光谱图。
图2为本发明的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的核磁共振氢谱图。
图3为本发明的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的紫外光谱图。
图4为本发明的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的SEM形态图(×2000)。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。
下面以聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架为例进行说明，同样适合于聚[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架，区别仅在于：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架的生物导电性能较[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架稍差一些，这是由于苯胺四聚体的电导率较苯胺五聚体的电导率低缘故导致，但仍可以满足其在神经系统移植、脊髓损伤修复领域应用的导电性要求。
实施例1
按如下的步骤方法制备纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈](poly(alaine ethylester co-glycineethylester)phosphazene，PGAP)支架：
A.制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]的步骤；
a1制备苯胺五聚体：
取5.4g对苯二胺溶解于1mol/L盐酸400mL和200mL乙醇混合溶液中，冷却至-11℃后将8.3g苯胺加入。另将11.4g过硫酸铵溶解于50mL水中，缓慢滴加到上述溶液中。于-4℃搅拌4hr，加入饱和的草酸溶液终止反应。过滤，蒸馏水洗至中性，40℃真空干燥，得到氨基封端的苯胺三聚体。
取10g苯胺三聚体和12g二苯胺溶解于200mL DMF和100mL水的混合溶液中。冷却至-5℃后，加入50mL浓盐酸，搅拌4h，蒸馏水洗涤至中性。40℃真空干燥。纯化采用硅胶柱层析。收集的产物用苯肼还原，乙醇重结晶，得全还原态的苯胺五聚体。
a2制备聚二氯膦腈：
将提纯的六氯环三膦腈单体装入聚合管中熔融，开泵抽真空约3hr后封管。放入250℃的油浴锅中聚合。用石油醚尽量去除单体。加入干燥的四氢呋喃，磁力搅拌8hr使聚合物完全溶解。所得聚合物即为聚二氯膦腈的四氢呋喃溶液。
a3合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]：
将8.0g聚二氯膦腈加入500mL干燥的四氢呋喃，磁力搅拌溶解。18.0g苯胺五聚体溶解于200mL四氢呋喃后缓慢加入到上述溶液中。混合物在50℃-60℃下加热反应24h。冷却，备用。
将15.6g甘氨酸乙酯盐酸盐，200mL干燥的四氢呋喃以及18.0mL三乙胺共混，配置接枝混合液备用。
将上述c2中接枝混合液加入上述c1中的聚二氯膦腈的混合溶液中，反应体系在0℃下继续反应6h，然后在室温下反应24h。最后在50℃下回流反应12h。将所得溶液先在石油醚中沉淀数次，用乙醇为溶剂反复索氏提取。
B.聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]凝胶化的步骤：
采用液-液相分离技术制备支架。取一定量的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]溶解在50℃的四氢呋喃中获得5％(w/v)的澄清溶液，迅速倒入烧杯中，并加入9倍的NH4HCO3与PGAP聚合物质量比，粒径：200-300μm。搅拌均匀后迅速放入-40℃低温冰箱保持2h使之凝胶化。
C.溶剂置换的步骤：
将凝胶化PGAP溶液样品取出，放入4℃超纯水中使溶剂和NH4HCO3颗粒置换和滤出，冷冻干燥得到支架即制得纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架。
纳米结构的可生物降解导电聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的表征和性能测试：
(1)红外谱图分析
图1为合成的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的红外谱图。1236cm-1和822cm-1处分别属于聚膦腈P＝N的伸缩振动和面内弯曲振动，1744cm-1和1122cm-1分别属于甘氨酸乙酯C＝O和C-O-C的伸缩振动，2983cm-1处较大的吸收带为N-H的红外吸收。
(2)核磁共振谱图分析
图2为合成的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的核磁共振氢谱图。δ＝1.2ppm为甘氨酸乙酯的甲基质子的特征吸收。δ＝3.8ppm为-N-CH2-CO-亚甲基的吸收，δ＝4.3ppm为亚甲基-O-CH2-CH3质子的吸收。δ＝6.8～7.3为苯胺五聚体上苯环质子。由红外光谱分析和核磁共振谱图分析表明，聚合物为甘氨酸乙酯、苯胺五聚体混合取代的PGAP。
(3)紫外光谱分析
图3为合成的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的紫外光谱图。还原态的PGAP聚合物的紫外可见光谱上只在310nm出现一个吸收峰，随着氧化反应的进行，在600nm处出现了一个新的吸收峰。PGAP的紫外光谱说明PGAP聚合物与苯胺五聚体一样能被化学氧化，能进行质子酸掺杂，有着较好的氧化和掺杂性能。
(4)电导率测量
采用四点探针法，测定了合成的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架的电导率为3.2×10-5S/cm，比苯胺五聚体的电导率(10-3S/cm)低。生物电为微电流，生物组织或器官的电压一般低于150mV，同时，电流的变化电流的变化范围在0.6μA～400μA之间。应用于神经修复的平均电压为100mv，当100mv电压加到材料上时，将产生1μA-100μA的电流，这是生物电的电流。因此，合成的PGAP电导率能满足刺激神经生长的需要。
(5)微观形态SEM观察
图4为合成的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架在扫描电镜SEM下的形态图(×2000)。在低倍镜下，PGAP支架表面平整，均匀，未出现微孔及断裂，表面无颗粒状物质等。
实施例2
该实施例的过程与实施例1基本相同，其合成工艺参数的调整详见表1。
实施例3
该实施例的过程与实施例1基本相同，其合成工艺参数的调整详见表1。
比较例1
该实施例的过程与实施例1基本相同，其合成工艺参数的调整详见表1。
比较例2
该实施例的过程与实施例1基本相同，其合成工艺参数的调整详见表1。
表1 PGAP凝胶化的工艺参数及PGAP的SEM微观形态图
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：所述支架为表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。
2.根据权利要求1所述的纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：所述聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架为表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚体)膦腈]支架或聚[(甘氨酸乙酯/苯胺四聚体)膦腈]支架。
3.根据权利要求1所述的纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：所述表面形成纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架，由下述步骤制备得到：
A.制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤；
B.聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤：
将聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]溶解于四氢呋喃，再加入NH4HCO3颗粒，在-50℃至-30℃的低温下使其凝胶化；
C.溶剂置换的步骤：
加入超纯水将NH4HCO3颗粒置换并滤出，冷冻干燥即制得纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。
4.根据权利要求3所述的纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤包括：
a1制备苯胺低聚体的步骤；
a2制备聚二氯膦腈的步骤；
a3合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤。
5.根据权利要求3所述的纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒的粒径为200-300μm。
6.根据权利要求3所述的纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架，其特征在于：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒与聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的质量比为8-10:1。
7.一种制备纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架的方法，其特征在于：包括下述步骤：
A.制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤；
B.聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤：
将聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]溶解于四氢呋喃，再加入NH4HCO3颗粒，在-50℃至-30℃的低温下使其凝胶化；
C.溶剂置换的步骤：
加入超纯水将NH4HCO3颗粒置换并滤出，冷冻干燥即制得纳米结构的聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]支架。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：制备聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤包括：
a1制备苯胺低聚体的步骤；
a2制备聚二氯膦腈的步骤；
a3合成聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的步骤。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒的粒径为200-300μm。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]凝胶化的步骤中，加入的NH4HCO3颗粒与聚[(甘氨酸乙酯/苯胺低聚体)膦腈]的质量比为8-10:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510179290.5A CN104815353B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510179290.5A CN104815353B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104815353A true CN104815353A (zh) | 2015-08-05 |
| CN104815353B CN104815353B (zh) | 2018-08-10 |
Family
ID=53725985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510179290.5A Expired - Fee Related CN104815353B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104815353B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101402737A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-08 | 武汉理工大学 | 可降解导电生物医用高分子材料 |
-
2015
- 2015-04-15 CN CN201510179290.5A patent/CN104815353B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101402737A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-08 | 武汉理工大学 | 可降解导电生物医用高分子材料 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| QING-SONG ZHANG ET AL.: "Synthesis of a novel biodegradable and electroactive polyphosphazene for biomedical application", 《BIOMEDICAL MATERIALS》 * |
| QINGSONG ZHANG ET AL.: "The synthesis and characterization of a novel biodegradable and electroactive polyphosphazene for nerve regeneration", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C》 * |
| 张青松: "生物可降解导电聚膦腈高分子的合成及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104815353B (zh) | 2018-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jaymand et al. | Development of novel electrically conductive scaffold based on hyperbranched polyester and polythiophene for tissue engineering applications | |
| Ogueri et al. | Synthesis, physicochemical analysis, and side group optimization of degradable dipeptide-based polyphosphazenes as potential regenerative biomaterials | |
| Hu et al. | Fluorescence imaging enabled poly (lactide-co-glycolide) | |
| Shekh et al. | Oxidized chitosan modified electrospun scaffolds for controllable release of acyclovir | |
| Petrov et al. | Novel electrically conducting 2-hydroxyethylcellulose/polyaniline nanocomposite cryogels: Synthesis and application in tissue engineering | |
| KR100517643B1 (ko) | 온도 감응성 폴리포스파젠계 고분자, 이의 제조방법 및이를 이용한 주입형 온도 감응성 폴리포스파젠 하이드로젤 | |
| CN102964593B (zh) | 一种嵌段共聚物、其制备方法及电活性水凝胶 | |
| Cooper et al. | Electrospinning of chitosan derivative nanofibers with structural stability in an aqueous environment | |
| WO2017107486A1 (zh) | 可还原降解超支化聚合物纳米胶束及其制备方法和应用 | |
| Örüm et al. | Crosslinked polyphosphazene nanospheres with anticancer quercetin: synthesis, spectroscopic, thermal properties, and controlled drug release | |
| Lin et al. | Co‐electrospun composite nanofibers of blends of poly [(amino acid ester) phosphazene] and gelatin | |
| Ma et al. | Biodegradable and thermosensitive micelles of amphiphilic polyaspartamide derivatives containing aromatic groups for drug delivery | |
| Chen et al. | Biodegradable polyphosphazenes for regenerative engineering | |
| Shi et al. | Controlled fabrication of uniform digital nanorods from precise sequence-defined amphiphilic polymers in aqueous media | |
| Cui et al. | Novel micro-crosslinked poly (organophosphazenes) with improved mechanical properties and controllable degradation rate as potential biodegradable matrix | |
| CN103304804A (zh) | 一种聚乙二醇-聚酰胺-胺-聚氨基酸线形-树枝状嵌段聚合物及其制备方法 | |
| Kumar et al. | Insulin-induced conformational transition of fluorescent copolymers: a perspective of self-assembly between protein and micellar solutions of smart copolymers | |
| JP4314229B2 (ja) | 温度感応性及び生体適合性を有する両親媒性環状ホスファゼン三量体及びその製造方法 | |
| CN108641092B (zh) | 基于氢键的超分子聚合物复合胶束的制备方法 | |
| Wang et al. | Self-assembled micelles of N-phthaloylchitosan-g-poly (N-vinylcaprolactam) for temperature-triggered non-steroidal anti-inflammatory drug delivery | |
| CN104815353A (zh) | 纳米结构的可生物降解导电聚膦腈支架及其制备方法 | |
| CN102898635B (zh) | 两亲性高分子材料及其制备方法 | |
| CN104788682A (zh) | 可生物降解医用导电高分子材料及其制备方法 | |
| KR101083419B1 (ko) | 가지형 올리고펩타이드-함유 고리형 포스파젠 삼량체, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 약물 전달체 | |
| CN103289082A (zh) | 一种嵌段共聚物及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180810 |