CN1068612C - 医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种医用聚丙烯酰胺水凝胶及其制备方法，以交联丙烯酰胺为基质，通过将适量的丙烯酰胺、交联剂、催化剂、加速剂和促进剂分散到无菌的二次蒸馏水介质中进行聚合反应来制备，将聚合反应得到的凝胶进行洗涤、浸泡、萃取等后处理，然后配制成不同交联度和浓度的医用水凝胶。这种水凝胶化学稳定性好，热稳定性好，残留的游离单体含量少，pH值稳定，重金属含量低，完全符合国际和国内标准。

Description

医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法
本发明涉及医用化学制品，具体涉及一种医用交联聚丙烯酰胺水凝胶及其制备方法。
近百年来，整形美容外科医师以及从事研制医用材料的专家们都在寻找一种人体软组织的代用品。早在十九世纪末，Gersuny’s首先报告用液体石蜡作为填充剂代替睾丸。此期也有人用蜂蜡有机油或无机油等；20世纪60年代，人们开始采用液态硅胶、聚四氟乙烯糊和颗粒等，但均因存在不同程度的问题而被淘汰。近十年来，人们开始采用牛胶原、自体脂肪、明胶基质等，但这些材料大多数在几个月后就被吸收，应用受到限制而且有诱发免疫排斥反应的可能。因此，更为优选的是基于合成聚合物的生物相容性水凝胶物质。如中国发明专利申请94195147就公开了一种生物相容性水凝胶，包含基于聚丙烯酰胺的聚合物，通过使用生物相容性交联剂，在用作分散介质的无热原水中使用自由基聚合作用的催化剂而制备。该种材料具有良好的弹性、保形性和稳定性，适合治疗和整容的要求。但是，上述专利申请采用的是单一催化剂的氧化体系，反应条件无明确限制，聚合反应完成后未进行后处理，因而得到的水凝胶存在质量不稳定，反应不完全，游离单体的含量偏高等缺陷。本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种残留单体含量较少，性能优良的医用聚丙烯酰胺水凝胶及其制备方法。该方法采用氧化还原体系，增加了加速剂，使反应强度比较平稳，聚合反应工艺容易控制。同时选择了聚合反应最佳条件，在氮气保护下，温度、时间都作了明确限制，使反应进行完全。同时，该水凝胶的制备过程还采用了聚合反应、后处理、凝胶配制等工艺。使水凝胶产品质量稳定，合格率高。
本发明的目的是通过以下措施达到的：构造一种医用聚丙烯酰胺水凝胶，以交联丙烯酰胺为基质，通过将适量的丙烯酰胺、交联剂、催化剂、加速剂和促进剂分散到无菌的二次蒸馏水介质中进行聚合反应来制备，其特征在于，将聚合反应得到的凝胶进行洗涤、浸泡、萃取等后处理，然后配制成不同交联度和浓度的医用水凝胶。
由于本发明在制备医用聚丙烯酰胺水凝胶的过程中增加了后处理工艺，因而大大降低了制品中游离单体的含量。参照GB12005.5-89的分析方法，利用气相色谱仪(GC，型号SP-3700)残留单体含量的实测值为0.0000016％，从而大大降低了水凝胶制品的毒性，很好地满足了整形外科领域的需要。
本发明的医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备原材料的规格见表1，其重量组成百分比为：2.5-8％的丙烯酰胺，0.001-3.0％的交联剂，0.001-4.00％的催化剂，0.001-2.00％的加速剂，0.001-2.00％的促进剂和余量的无菌二次蒸馏水。
在本发明的医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备中，优选的交联剂为N,N′-乙撑双丙烯酰胺及其同系物或N,N′二烯丙基酒石酸二酰胺。采用这些优选的交联剂所制备的聚合物的分子化学结构好，弹性空间大，非常适合整形外科领域的需要。
所述的催化剂可以是过硫酸胺或过硫酸钾。
优选的加速剂可以是亚硫酸氢钠或偏亚硫酸钠，这些加速剂在聚合反应中起还原剂的作用，从而可以使反应进行彻底，残留的游离单体含量少。
优选的促进剂包括三乙醇胺或三乙胺及其含取代基的N,N′乙二胺类，这些促进剂具有稳定PH值的作用。
本发明还提供了所述的医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将适量的丙烯酰胺、交联剂、催化剂、加速剂和促进剂分散到无菌的二次蒸馏水介质中，充分混合，通入惰性气体除氧，在20℃-35℃的条件下进行聚合反应；
将聚合反应得到的凝胶进行洗涤、浸泡、萃取等后处理；
将处理后的固体交联聚丙烯酰胺粉末与二次蒸馏水配制成医用水凝胶，其中，交联聚丙烯酰胺的含量是2.5-8.0wt％。
在进行聚合反应前，将聚合反应使用的原料丙烯酰胺和交联剂进行重结晶处理提纯使原材料达到附表1所规定技术指标。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备过程中，聚合反应的示意图；
图2是本发明医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的制备工艺流程图。
实施例1：
将25克丙烯酰胺，18毫升1％的N,N′-乙撑双丙烯酰胺水溶液，8毫升1％的三乙醇胺水溶液，在一升反应瓶中混合，过滤杂质，然后加入10毫升0.5％的过硫酸胺水溶液和8毫升0.4％的亚硫酸氢钠水溶液，加水使总体积达到982毫升，通氮气10-20分钟除去氧，在25-30℃下，保温反应20-24小时，便得到含2.5％交联聚丙烯酰胺的凝胶。将形成的凝胶切块，充分洗涤、浸泡、溶剂萃取，过滤，将白色聚丙烯酰胺凝胶固体在40-50℃真空下烘干，粉碎，用二次蒸馏水配制成2.5％的交联聚丙烯酰胺水凝胶。
实施例2：
将35克丙烯酰胺，35毫升1％的N,N′-乙撑双丙烯酰胺水溶液，15毫升1％的三乙醇胺水溶液，35毫升0.5％的过硫酸钾水溶液，10毫升0.4％的亚硫酸氢钠水溶液，在一升反应瓶中混合，加水到总体积为875毫升，过滤杂质，通氮气除氧，在25℃静置反应，待凝胶形成后，于25-30℃保温反应30小时，形成含4％交联聚丙烯酰胺的凝胶。后处理方法同例1。
实施例3：
将30克丙烯酰胺，45毫升1％的N,N′-7撑双丙烯酰胺水溶液，4毫升1％的三乙醇胺水溶液，70毫升0.5％的过硫酸胺水溶液，在500毫升反应瓶中混合，加水到总体积为375毫升，搅拌充分后，过滤杂质，通氮气除氧，在20℃静置反应30分钟形成凝胶，升温到25℃持续反应24小时，形成含8％交联聚丙烯酰胺的水凝胶。后处理方法同例1。
本发明的医用交联聚丙烯酰胺水凝胶的理化性能测试结果如下：(1)外观：                    透明、无色凝胶、无外来杂质。(2)PH：                      7-7.5。(3)重金属(Pb)含量：          0.04PPM。(4)折光率：                  1.3375-1.3385。(5)化学结构鉴定：            交联聚丙烯酰胺(IR)。(6)残余丙烯酰胺单体含量范围：0.0000016％-0.000002％。(7)热稳定性：                ＞300℃。(DSC差热分析)。(8)化学稳定性：              沸水煮后，IR鉴定化学结构未变化。(9)氧化能力：                最大0.2mg/升O2。(10)溴化能力：               最大0.1mg/升Br2。
上述数据表明，本发明的医用交联聚丙烯酰胺水凝胶化学稳定性好，热稳定性好，残留的游离单体含量少，PH值稳定，重金属含量低，完全符合医用生物材料生物学安全评价的国际标准(ISO10993-1：1992)，也符合我国1997年卫生部与国家医药管理局颁发的有关规定。
表1  制备亲水性聚丙烯酰胺凝胶使用原材料规格
Figure C9911600900071

Claims (2)

1、一种医用聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法，包括将占全部原料重量比的2.5-8％的丙烯酰胺单体；0.001-3.0％的交联剂N,N’-乙撑双丙烯酰胺同系物；0.001-4.0％的催化剂过硫酸铵；0.001-2.0％的促进剂三乙醇胺；其余的余量为无菌二次蒸馏水混合后，在20-35℃的条件下聚合反应20-30小时，反应结束后用蒸馏水洗涤、浸泡，其特征是在反应中加入全部原料重量比的0.001-2.0％的加速剂亚硫酸氢钠。
2、根据权利要求1的医用聚丙烯酰胺水凝胶的生产方法，其特征是将聚合反应后的水凝胶用溶剂萃取。
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