CN105820543A - 一种生物医用聚氨酯材料的制备方法 - Google Patents

一种生物医用聚氨酯材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，先将聚氨酯、甲基丙烯酸、马来酸酐、氧化镁、N,N‑二甲基甲酰胺混合，加热反应，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸和肝素，然后升温反应，冷却至室温，用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水依次洗涤反应物，最后加入聚甘油蓖麻油酸酯、卵磷脂、碳酸钙和乙基纤维素，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，即得。本发明的生物医用聚氨酯材料亲水性和排斥蛋白质吸附的能力得到了较大的提高，具有良好的组织相容性和血液相容性。

Description

一种生物医用聚氨酯材料的制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种生物医用聚氨酯材料的制备方法。
背景技术
生物医学材料要求材料具有以下三个特征：生物功能性、生物相容性、生物安全性。聚氨醋是由软段、硬段组成的多嵌段共聚物，软段通常为聚醚、聚醋、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，硬段为脲基和氨基甲酸酯基，软硬段各自形成不同的微区分散在聚氨酯基体中，形成微相分离结构。聚氨酯弹性体在生物医学领域的优异性表现为：（1）耐磨性能、耐温气性、耐多种化学药品性优异，使用范围宽（2）优异的韧性和弹性，加工方式多样（3）临床应用中无致畸变作用，无过敏反应。1968年，研究证实聚氨酯弹性体在人体中具有较好的生物相容性，此后就被广泛应用于医学治疗，如制作人工器官、介入导管及缓释高分子药物胶囊等。四十多年来，聚氨酯在生物医学领域的应用越来越广。
目前，全世界用于医疗的聚氨酯弹性体材料已达万。尽管聚氨酯弹性体是公认的血液相容性相对较好的高分子生物医用材料，在一些应用领域己经成功实现了商品化，但是在一些要求较高的领域如人工心脏瓣膜、人工心脏等方面，还没有取得令人满意的效果，血管再狭窄和血栓形成仍然是限制其广泛应用的主要问题。因此，国内外学者开始了对材料表面凝血机理进行研究，以便于对其进行改性以提高其生物相容性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，所得材料具有良好的组织相容性和血液相容性。
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯10～20份、甲基丙烯酸1～4份、马来酸酐2～3份、氧化镁3～5份、N,N-二甲基甲酰胺4～8份混合，加热至130～140℃反应4～6h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸1～4份和肝素2～5份，然后升温至140～150℃反应8～12h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯2～6份、卵磷脂1～4份、碳酸钙2～5份和乙基纤维素3～7份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为180～190℃，第二区温度为195～200℃，第三区温度为200～210℃，第四区温度为205～210℃。
进一步地，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行。
进一步地，步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为1～5%。
进一步地，步骤2中NaOH水溶液的质量百分浓度为3～7%。
进一步地，步骤1中的氧化镁是进过环氧树脂改性的。
进一步地，步骤3中还需要加入碳酸氢钠2～7份。
本发明的生物医用聚氨酯材料亲水性和排斥蛋白质吸附的能力得到了较大的提高，具有良好的组织相容性和血液相容性。
具体实施方式
实施例1
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯10份、甲基丙烯酸1份、马来酸酐2份、氧化镁3份、N,N-二甲基甲酰胺4份混合，加热至130℃反应6h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸1份和肝素2份，然后升温至140℃反应12h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯2份、卵磷脂1份、碳酸钙2份和乙基纤维素3份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为180℃，第二区温度为195℃，第三区温度为200℃，第四区温度为205℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为1%，NaOH水溶液的质量百分浓度为3%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为60°，说明该材料具有良好的表面亲水性；L929细胞接种在材料表面能够生长，具有较好的铺展，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例2
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯17份、甲基丙烯酸3份、马来酸酐3份、氧化镁4份、N,N-二甲基甲酰胺6份混合，加热至135℃反应5h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸3份和肝素4份，然后升温至145℃反应9h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯4份、卵磷脂3份、碳酸钙3份和乙基纤维素6份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为180℃，第二区温度为195℃，第三区温度为200℃，第四区温度为205℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为4%，NaOH水溶液的质量百分浓度为6%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为55°，说明该材料具有良好的表面亲水性；L929细胞接种在材料表面能够生长，具有较好的铺展，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例3
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯13份、甲基丙烯酸2份、马来酸酐3份、氧化镁4份、N,N-二甲基甲酰胺6份混合，加热至140℃反应4h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸3份和肝素4份，然后升温至150℃反应8h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯5份、卵磷脂3份、碳酸钙4份和乙基纤维素6份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为190℃，第二区温度为200℃，第三区温度为210℃，第四区温度为210℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为5%，NaOH水溶液的质量百分浓度为6%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为60°，说明该材料具有良好的表面亲水性；L929细胞接种在材料表面能够生长，具有较好的铺展，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例4
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯20份、甲基丙烯酸4份、马来酸酐3份、氧化镁5份、N,N-二甲基甲酰胺8份混合，加热至140℃反应4h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸4份和肝素5份，然后升温至140℃反应12h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯6份、卵磷脂4份、碳酸钙5份和乙基纤维素7份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为180℃，第二区温度为195℃，第三区温度为200℃，第四区温度为205℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为1%，NaOH水溶液的质量百分浓度为3%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为55°，说明该材料具有良好的表面亲水性；L929细胞接种在材料表面能够生长，具有较好的铺展，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例5
本发明与实施例3的区别在于：步骤1中的氧化镁是进过硬脂酸改性的。
改性的具体方法是：取硬脂酸，放入容器中，加热使熔化，之后加热至160℃，再加入氧化镁，控制浆料的浓度是10%，转速1000r/min，保持2小时，过滤，洗涤，于110℃下烘干，即可。
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯13份、甲基丙烯酸2份、马来酸酐3份、改性氧化镁4份、N,N-二甲基甲酰胺6份混合，加热至140℃反应4h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸3份和肝素4份，然后升温至150℃反应8h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯5份、卵磷脂3份、碳酸钙4份和乙基纤维素6份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为190℃，第二区温度为200℃，第三区温度为210℃，第四区温度为210℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为5%，NaOH水溶液的质量百分浓度为6%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为47°，亲水性有所提高；L929细胞接种在材料表面能铺满整个基材，生物相容性明显提高。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于：步骤3中还需要加入碳酸氢钠2～7份。
一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯13份、甲基丙烯酸2份、马来酸酐3份、改性氧化镁4份、N,N-二甲基甲酰胺6份混合，加热至140℃反应4h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸3份和肝素4份，然后升温至150℃反应8h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯5份、卵磷脂3份、碳酸钙4份、碳酸氢钠7份和乙基纤维素6份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为190℃，第二区温度为200℃，第三区温度为210℃，第四区温度为210℃。
其中，步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行；步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为5%，NaOH水溶液的质量百分浓度为6%。
本实施例的生物医用聚氨酯材料的水接触角为40°，亲水性明显提高；L929细胞接种在材料表面能铺满整个基材，生物相容性明显提高。

Claims (6)

1.一种生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚氨酯10～20份、甲基丙烯酸1～4份、马来酸酐2～3份、氧化镁3～5份、N,N-二甲基甲酰胺4～8份混合，加热至130～140℃反应4～6h，冷却至室温，再加入对甲苯磺酸1～4份和肝素2～5份，然后升温至140～150℃反应8～12h，冷却至室温，得到混合物I；
步骤2，将混合物I依次用硫酸水溶液、NaOH水溶液、去离子水洗涤，得到混合物II；
步骤3，在混合物II中加入以重量份计的聚甘油蓖麻油酸酯2～6份、卵磷脂1～4份、碳酸钙2～5份和乙基纤维素3～7份，混合物料于双螺杆挤出机中挤出，挤出分四区，第一区温度为180～190℃，第二区温度为195～200℃，第三区温度为200～210℃，第四区温度为205～210℃。
2.根据权利要求1所述的生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：步骤1的反应在氮气或氩气氛围中进行。
3.根据权利要求1所述的生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：步骤2中硫酸水溶液的体积百分数为1～5%。
4.根据权利要求1所述的生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：步骤2中NaOH水溶液的质量百分浓度为3～7%。
5.根据权利要求1所述的生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：步骤1中的氧化镁是进过环氧树脂改性的。
6.根据权利要求1所述的生物医用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：步骤3中还需要加入碳酸氢钠2～7份。
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