CN105031706A - 一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海绵的制备方法，特别是一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，属于医用敷料的制备技术领域。本发明以聚乙烯醇为原料，经羟基与异氰基反应，制备得到带有光活性基团的甲基丙烯酰化聚乙烯醇，后经发泡、紫外光聚合工艺，得到聚乙烯醇医用海绵。本发明的制备方法利用紫外光交联固化技术，不加入任何交联剂，完全避免传统聚乙烯醇海绵制备工艺中引入的醛类等交联剂、肼类等发泡剂带来的毒性问题，生物相容性好。同时，质地柔软，和创面的顺应性好，贴敷性好，可广泛用于烧伤、溃疡等引流创面。本制备方法成本低、工艺简单，适合工业化生产。

Description

一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法

技术领域

本发明涉及一种海绵的制备方法，特别是一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，属于医用敷料的制备技术领域。

背景技术

聚乙烯醇（PVA）医用海绵，作为一种可降解的多孔医用材料，具有质地柔软、湿强高的特点，特别是吸收渗液量大、吸收渗液迅速的显著特点，使其在临床上创伤手术尤其是负压引流领域被广泛使用。

将聚乙烯醇溶解，经发泡/交联工艺，可以制得聚乙烯醇医用海绵。中国专利公开号为CN103554801A，公开日为2014年2月5日，发明名称为“一种改性聚乙烯醇海绵及其制备方法”、中国专利公开号为CN102078635A，公开日为2011年6月1日，发明名称为“一种聚乙烯醇基医用海绵及其制备方法”、中国专利公开号为CN101381500，公开日为2009年3月11日，发明名称为“一种甲壳素/聚乙烯醇复合泡沫材料及其制备方法”、中国专利公开号为CN101445636A，公开日为2009年6月3日，发明名称为“一种海藻酸钠和聚乙烯醇复合海绵材料及其制备方法”等相继公开了聚乙烯醇海绵或聚乙烯醇复合海绵的制备方法。然而，这些方法在制备聚乙烯醇海绵或聚乙烯醇复合海绵的过程中采用了甲醛、六次甲基四胺等交联剂以及胺类、肼类等化学发泡剂，这些交联剂和化学发泡剂本身具有相当大的毒性，即使微量残留，仍然会给人体组织造成不同程度的损害，影响创面的愈合。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种生物相容性好、制备工艺简单的聚乙烯醇医用海绵的制备方法。

为了实现上述目的，其技术方案如下。

一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：

a.甲基丙烯酰化聚乙烯醇的制备

将聚乙烯醇和甲基丙烯酸异氰基乙酯置于非质子溶剂中，聚乙烯醇与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，聚乙烯醇分子链上羟基与甲基丙烯酸异氰基乙酯的异氰基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～80℃条件下反应，反应时间为12～96小时，反应结束后，在聚乙烯醇、甲基丙烯酸异氰基乙酯、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.05～0.8的甲基丙烯酰化聚乙烯醇。

b．将经步骤a得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇，与发泡剂、催化剂、光引发剂、去离子水按照质量百分比分别为：

甲基丙烯酰化聚乙烯醇1～10%

发泡剂0.2～2%

催化剂4～10%

光引发剂0.05～0.1%

去离子水77.9～94.75%

的比例，室温下高速搅拌10min，在紫外光下照射1～10min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm²。

c．将经步骤b得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。

所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种。

所述催化剂为乳酸或苹果酸或柠檬酸中的一种。

所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基乙酮中的一种。

由于采用以上技术方案，本发明的聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其有益技术效果是：

（1）本发明的制备方法改变了传统的聚乙烯醇海绵制备过程中添加醛、胺类毒性试剂作为交联剂，胺类、肼类毒性试剂作为化学发泡剂的制备工艺，制备方法中未采用任何的醛、胺类交联剂，胺类、肼类等化学发泡剂等毒性试剂，使得制得的聚乙烯醇医用海绵生物相容性好，贴敷创面时不会对创面造成任何的损害，有利于创面的愈合。

（2）本发明的制备方法采用紫外光固化工艺，充分发挥紫外光固化时间短、固化条件温和等优点，完全克服传统聚乙烯醇缩醛化海绵制备过程中的固化时间长、耗能高的缺陷。

（3）本发明的制备方法制得的聚乙烯醇医用海绵，质地柔软，和创面的顺应性好，贴敷性好，同时吸收创面渗出液快，吸收量大，特别适合于高渗出型创面，尤其是负压引流创面的使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明聚乙烯醇医用海绵制备方法作进一步详细描述。

一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：

a.甲基丙烯酰化聚乙烯醇的制备

将聚乙烯醇和甲基丙烯酸异氰基乙酯置于非质子溶剂中，聚乙烯醇与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，聚乙烯醇分子链上羟基与甲基丙烯酸异氰基乙酯的异氰基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～80℃条件下反应，反应时间为12～96小时，反应结束后，在聚乙烯醇、甲基丙烯酸异氰基乙酯、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.05～0.8的甲基丙烯酰化聚乙烯醇；所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。

聚乙烯醇是一种由聚醋酸乙烯醇解而制得的白色水溶性树脂，具有良好的成膜性、粘接力，可形成透明、柔韧和有黏着力的涂膜。聚乙烯醇具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域有着广泛的应用，例如聚乙烯醇水性凝胶用为眼科药物、人工关节；聚乙烯醇薄膜作为人工肾膜；聚乙烯醇泡绵用为伤口敷料等。

目前市场上销售的医用聚乙烯醇品种很多，包括PVA0588、PVA1788、PVA124等规格，前2种规格的醇解度均为88%，平均聚合度分别为500～600和1700～1800；PVA124的醇解度为98～99%，平均聚合度为2400～2500。这些规格的PVA，醇解度指标均在88%以上、分子量指标在2.5～30万，均可以作为本发明中制备得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇的原料。

甲基丙烯酰化聚乙烯醇主要是通过聚乙烯醇分子链上羟基和甲基丙烯酸异氰基乙酯的异氰基之间的加成反应，将光活性基团甲基丙烯酰基接枝到聚乙烯醇分子链上得到的具有类似于聚氨酯的氨基甲酸酯基结构的高分子。其反应的实质，类似于聚氨酯的合成。然而，在聚氨酯合成过程中，尤其是水性聚氨酯合成过程中，常用到有机锡类物质作为催化剂，用来催化羟基与异氰基的反应。市面上常用到的有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡。这类有机锡类催化剂具有强烈的毒性，在聚氨酯合成完成后，也很难去除干净，当其产品用于人体组织时，其痕量的残留仍然会对人体组织会造成严重的损伤。本发明中，采用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）等高沸点有机溶剂作为反应介质，无需加入任何有机锡类催化剂，就能将甲基丙烯酸异氰基乙酯接枝到聚乙烯醇分子链上，得到所需取代度的甲基丙烯酰化聚乙烯醇。本反应所用反应介质体系，不仅反应体系副产物少，产品纯化简单方便，而且反应时间短，节约时间、节约能耗。

步骤a中，通过控制聚乙烯醇中羟基与甲基丙烯酸异氰基乙酯中异氰基摩尔比以及反应条件，来满足得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇的取代度在0.05～0.8。因此选择合适的摩尔比为1：0.1～10；反应温度为25～80℃；反应时间为12～96小时。

b．将经步骤a得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇，与发泡剂、催化剂、光引发剂、去离子水按照质量百分比分别为：

甲基丙烯酰化聚乙烯醇1～10%

发泡剂0.2～2%

催化剂4～10%

光引发剂0.05～0.1%

去离子水77.9～94.75%

的比例，室温下高速搅拌10min，在紫外光下照射1～10min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm²；所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种，所述催化剂为乳酸或苹果酸或柠檬酸中的一种，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基乙酮中的一种。

传统的聚乙烯醇海绵，一般都是通过聚乙烯醇缩醛化工艺得到，然而，这种工艺得到的PVA缩甲醛海绵不可避免的会有甲醛残留，残留的甲醛会对人体粘膜产生刺激，引起过敏、致突变、致癌等。本发明中，采用的是紫外光聚合的方法，不需要加入任何交联剂，仅仅通过甲基丙烯酰化聚乙烯醇分子链上的光活性基团甲基丙烯酰基在紫外光的照射下发生光引发聚合，就可得到聚乙烯醇三维交联网络结构的泡沫海绵，可完全避免毒性交联剂残留对人体组织造成的毒性作用。此外，该方法具有反应条件温和，释放的反应热低，交联固化时间短等特点。

本发明中用到的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基乙酮，均是生物相容性良好的光引发剂，文献中已经有报道。

传统的聚乙烯醇海绵，往往会加入一些胺类、肼类等化学发泡剂，这些化学发泡剂同样具有一定的毒性，其痕量残留也会对人体组织造成损伤。另外，有报道称聚乙烯醇海绵中用碳酸氢钠-强酸复合发泡体系来取代毒性的化学发泡剂体系。然而，采用碳酸氢钠-强酸复合发泡体系时，加入强酸时碳酸氢钠会迅速与强酸发生反应，发泡不可控，造成发泡不均匀，产生局部大面积的大泡孔，影响产品的外观。

本发明中，采用的是碳酸氢钠（钾）-有机酸复合发泡体系，利用碳酸氢钠（钾）与有机酸反应生成二氧化碳致孔的原理，得到多孔隙海绵。本体系中，采用的苹果酸、乳酸、柠檬酸均是弱-中强度的酸，较之强无机酸而言，反应会温和一些，便于控制发泡过程。均匀的泡孔赋予聚乙烯醇医用海绵吸收渗液量大、吸收渗液快的显著特点。

c．将经步骤b得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

通过本发明方法制备得到的聚乙烯醇医用海绵，具有足够的湿态强度、回复弹性，当其用于负压引流治疗时，聚乙烯醇医用海绵能承受负压的作用，泡沫孔隙畅通，保证引流物的吸入和排除；聚乙烯醇医用海绵柔软弹性好，与创面的顺应性强，能紧密贴敷于创面，不会引起创面的疼痛感。

具体实施例

实施例1

称取牌号为PVA0588的聚乙烯醇2g、甲基丙烯酸异氰基乙酯0.56g，加入到20mL二甲基甲酰胺中，室温下搅拌均匀，在25℃条件下反应12小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.05的甲基丙烯酰化聚乙烯醇。

称取摩尔取代度为0.05的甲基丙烯酰化聚乙烯醇1g、碳酸氢钠0.2g、乳酸4g、2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮0.05g、去离子水94.75g，室温下高速搅拌10min，在波长为320-480nm、光强为100mW/cm²紫外光下照射1min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

实施例2

称取牌号为PVA1788的聚乙烯醇2g、甲基丙烯酸异氰基乙酯55.85g，加入到400mL二甲基乙酰胺中，室温下搅拌均匀，在80℃条件下反应96小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.8的甲基丙烯酰化聚乙烯醇。

称取摩尔取代度为0.8的甲基丙烯酰化聚乙烯醇10g、碳酸氢钾2g、苹果酸10g、1-羟基环己基苯基甲酮0.1g、去离子水77.9g，室温下高速搅拌10min，在波长为320-480nm、光强为5mW/cm²紫外光下照射10min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

实施例3

称取牌号为PVA124的聚乙烯醇2g、甲基丙烯酸异氰基乙酯6.92g，加入到200mL二甲基亚砜中，室温下搅拌均匀，在50℃条件下反应48小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.35的甲基丙烯酰化聚乙烯醇。

称取摩尔取代度为0.35的甲基丙烯酰化聚乙烯醇5g、碳酸氢钾1g、柠檬酸6g、2,2-二甲氧基-苯基乙酮0.08g、去离子水87.92g，室温下高速搅拌10min，在波长为320-480nm、光强为50mW/cm²紫外光下照射5min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

Claims (5)

1.一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：

a.甲基丙烯酰化聚乙烯醇的制备

将聚乙烯醇和甲基丙烯酸异氰基乙酯置于非质子溶剂中，聚乙烯醇与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，聚乙烯醇分子链上羟基与甲基丙烯酸异氰基乙酯的异氰基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～80℃条件下反应，反应时间为12～96小时，反应结束后，在聚乙烯醇、甲基丙烯酸异氰基乙酯、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.05～0.8的甲基丙烯酰化聚乙烯醇；

b．将经步骤a得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇，与发泡剂、催化剂、光引发剂、去离子水按照质量百分比分别为：

甲基丙烯酰化聚乙烯醇1～10%

发泡剂0.2～2%

催化剂4～10%

光引发剂0.05～0.1%

去离子水77.9～94.75%

的比例，室温下高速搅拌10min，在紫外光下照射1～10min，形成甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm²；

c．将经步骤b得到的甲基丙烯酰化聚乙烯醇泡沫海绵，用去离子水洗至中性，在60℃条件下干燥24h，得到聚乙烯醇医用海绵。

2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其特征在于：所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其特征在于：所述催化剂为乳酸或苹果酸或柠檬酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇医用海绵的制备方法，其特征在于：所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基乙酮中的一种。