CN107400204A - 一种含醛基脂肪族聚酯及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含醛基脂肪族聚酯及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含醛基脂肪族聚酯，该聚酯是化学式(I)所示的结构单元和化学式(II)所示的结构单元按3:7～7:3的摩尔比线性无规排列的聚酯，其数均分子量为3000～8000，分散性指数为1.63～2.71；所述的含醛基脂肪族聚酯由对醛基苯甲酸缩水甘油酯、三缩乙二醇缩水甘油醚和丁二酸酐进行开环共聚得到。采用本发明所述的含醛基脂肪族聚酯所制备的组织工程支架具有较好的弹性模量和溶胀性能，细胞毒性低，生物相容性好，细胞亲和性高可生物降解的优点。

Description

一种含醛基脂肪族聚酯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机高分子化合物，具体涉及含醛基脂肪族聚酯，该含醛基脂肪族聚酯适用于医用材料。
背景技术
脂肪族聚酯其主链由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成，且主链柔顺，很容易在微生物的作用下,通过酶的催化而发生降解。因此，脂肪族聚酯因其具有良好的生物相容性及生物可降解性，是一类重要的生物医用材料，广泛应用于生物医药领域，如药物缓释、手术缝合线、骨固定材料、组织工程材料等。常用的脂肪族聚酯有聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)、乙交酯-丙交酯共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)等。目前脂肪族聚酯的合成方法有两种。第一是使用双官能团单体通过缩合制备得到的，例如用二元酸和二元醇缩合聚合得到。第二是采用其酯化合物或内酯化合物为单体，进行开环共聚得到。但是，脂肪族聚酯存在几个较大的缺陷，第一，脂肪族聚酯的亲水性差、生物活性低，对细胞的亲和力和粘附力弱。第二脂肪族聚酯的主链缺乏反应活性位点，限制脂肪族聚酯的应用。
因此，在脂肪族聚酯的主链上引入不饱和双键，将其和含不饱和双键的单体或者预聚物进行UV固化可以得到UV固化聚酯。目前，主要采用缩聚法在脂肪族聚酯中引入不饱和双键，即由不饱和的二元脂肪族酸或二元脂肪族酸酐与不饱和的二元醇缩聚得到。该方法制备的不饱和脂肪族聚酯主链含有不饱和双键，可以和含不饱和双键的单体或者预聚物进行交联固化。邵芬娟等以1,4-反丁烯二酸和一缩二乙二醇(DEG)为原料，采用缩聚法合成端羟基不饱和聚酯，发现该不饱和脂肪族聚酯具有良好的生物降解性能(粘接，2009,12,048)。但是，上述文献所报导的不饱和脂肪族聚酯必须与含不饱和双键的单体在光引发剂作用下进行UV固化，固化后的聚酯，pH稳定，酸碱生物降解性能差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含醛基脂肪族聚酯，该聚酯侧链上含有醛基，具有良好的亲水性和生物相容性，而且可用于制备生物降解的水凝胶。
本发明解决上述问题的技术方案是：
一种含醛基脂肪族聚酯，该聚酯是化学式(I)所示的结构单元和化学式(II)所示的结构单元按3:7～7:3的摩尔比线性无规排列的聚酯，其数均分子量(简称Mn)为3000～8000，分散性指数(简称PDI)为1.63～2.71，
所述的含醛基脂肪族聚酯由对醛基苯甲酸缩水甘油酯、三缩乙二醇缩水甘油醚和丁二酸酐进行开环共聚得到；其中所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯与三缩乙二醇缩水甘油醚的化学结构依次如下式(III)和(IV)所示：
上述含醛基脂肪族聚酯中，所述的化学式(I)所示的结构单元和化学式(II)所示的结构单元的摩尔比较好是2:3～3:2，数均分子量为4000～6000，分散性指数较好为1.85～2.36。
上述含醛基脂肪族聚酯中，所述的三缩乙二醇缩水甘油醚按文献(Diaz-Quijada,G. A.；Farrahi, S.； Clarke, J.； Tonary, A. M.； Pezacki, J. P. J. Biomater.Appl. 2007, 21, 235-249.)所公开的方法制备。
上述含醛基脂肪族聚酯中，所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯可以将缩水甘油和4-醛基苯甲酸通过酯化反应得到。其中所述酯化反应是本领域常用的酯化反应，可以采用EDC.HCl/NHS，EDC.HCl/DMAP，DCC/DMAP等酯化反应体系。上述酯化反应的反应式如下式(V)所示：
上述含醛基脂肪族聚酯由以下方法制得：
取丁二酸酐，加入对醛基苯甲酸缩水甘油酯、三缩乙二醇缩水甘油醚、邻叔丁基对苯二酚和四正丁基溴化铵，溶解到适量的混合溶液中，在氮气保护下，90～120℃开环共聚反应5～10h，除去溶剂得到所述的含醛基脂肪族聚酯；其中，
所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯和三缩乙二醇缩水甘油醚的加入量之和等于所取丁二酸酐的摩尔量，所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯︰三缩乙二醇缩水甘油醚＝3︰7～7︰3的摩尔比；
所述的邻叔丁基对苯二酚的加入量为所取丁二酸酐的摩尔量的1～10％；
所述的四正丁基溴化铵的加入量为所取丁二酸酐的摩尔量的1～10％；
所述的混合溶液由等体积比的乙酸乙酯和乙酸丁酯组成。
上述方法中，所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯︰三缩乙二醇缩水甘油醚的摩尔比较好是2︰3～3︰2，最好是1︰1。
上述方法中，所述的邻叔丁基对苯二酚的加入量较好是所取丁二酸酐的摩尔量的2～8％，最好是所取丁二酸酐的摩尔量的5％。
上述方法中，所述的四正丁基溴化铵的加入量较好是所取丁二酸酐的摩尔量的2～8％，最好是所取丁二酸酐的摩尔量的5％。
上述方法中，所述的开环共聚反应的温度较好是100～120℃，最好是110℃；所述的开环共聚反应的时间较好是6～8h。
本发明所述的含醛基脂肪族聚酯，具有良好的亲水性、生物相容性和生物降解性能，并且侧链上含有醛基，可以和胺基进行反应形成schiff碱，制备pH敏感的可生物降解水凝胶。
一种可生物降解的水凝胶，该水凝胶由含醛基脂肪族聚酯，多胺基化合物和适量的溶剂组成，其中，所述多胺基化合物的用量为含醛基脂肪族聚酯重量的5～20％；
所述的多胺基化合物为乙二胺、丙二胺、丁二胺、赖氨酸甲酯、1,4-哌嗪二乙胺、N-(2-氨乙基)-1,4-哌嗪二基二乙胺、3-氧代戊二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和三(2-氨基乙基)胺中的一种或者两种以上；
所述的溶剂是水，或者是体积浓度为40～60％的乙醇、丙酮或四氢呋喃。
上述水凝胶的制备方法是：取含醛基脂肪族聚酯和重量为含醛基脂肪族聚酯重量5～20％的多胺基化合物，加入适量的溶剂溶解并混合合均匀，即得。
本发明所述的水凝胶的使用方法是，取所述的水凝胶在35～45℃下反应30～60min，固化即可得到所需要的医用材料，如组织工程支架等。
本发明所述的水凝胶是由含有醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物组成，其中聚酯侧链上的醛基和多胺基化合物上的胺基进行反应形成schiff碱，具有较好的弹性模量和溶胀性能，细胞毒性低，生物相容性好，细胞亲和性高的优点；同时，该水凝胶对pH敏感，具有良好的生物降解性能。
具体实施方式
下面用具体实施例来进一步详细描述本发明的制备方法及其效果。
实施例1
(1)具有化学式(III)所示的对醛基苯甲酸缩水甘油酯的制备
取100mmol4-醛基苯甲酸、100mmol缩水甘油和10mmolN,N-二甲基氨基吡啶(DMAP)溶解在500mL二氯甲烷中，室温搅拌30min。在0℃下，缓慢加入100mmol1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)，然后在室温下反应过夜；依次用1M盐酸、饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤，除去二氯甲烷得到初产品；初成品利用硅胶柱层析纯化得到淡黄色固体18g(87mmol)。
化合物的表征
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):9.74～9.75(s,1H),7.93～8.04(t,4H)，4.51～4.53(m,1H),4.27～4.28(m,1H),3.22～3.23(m,1H),2.61～2.63(m,1H),2.33～2.34(m,1H)
13C NMR(200MHz,CDCl3)δ(ppm):189.3,163.6,143.8,138.4,131.5,129.1,67.8,52.5,44.3
由上述数据可见，所制备的淡黄色固体为化学式(III)所示的对醛基苯甲酸缩水甘油酯。
(2)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐2g(20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯2.06g(10mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚2.2g(10mmol)、邻叔丁基对苯二酚66.4mg(0.4mmol)和四丁基溴化铵128mg(0.4mmol)，加入到20mL乙酸乙酯︰乙酸丁酯＝1︰1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，110℃开环共聚反应8h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
所得到的含醛基脂肪族聚酯的重均分子量和数均分子量使用Jasco Gulliversystem(PU-980,CO-965,RI-930,and UV-1570)凝胶渗透色谱仪进行测定。配备聚苯乙烯凝胶柱(Shodex columns K804,K805,and J806)，用THF作为洗脱剂，聚苯乙烯作为标准校正，30℃下测定。检测结果为：Mw＝12906,Mn＝6003,PDI＝2.15
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
所制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物三乙烯四胺0.5g，水10mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入到10mL水中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在45℃下加热30min，脱模后即得到组织工程支架膝关节半月板。
1.溶胀性能
将所制备的组织工程支架样品置于60℃的烘箱中干燥24h，使其充分脱水干燥，测定其干组织工程支架的重量，然后室温下将其浸泡于去离子水中，待其达到溶胀平衡，用滤纸擦去组织工程支架表面多余的水分，再次测定组织工程支架的质量，最后计算溶胀率。
按上述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为684％。
2.弹性模量
将所制备的组织工程支架上Zwick/Roell 2202万能材料试验机(德国Zwick公司)进行检测。
按上述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为9568Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
将所制备的组织工程支架放入不同pH值(1,2,3......13)的缓冲液中，溶胀12h后取出，室温干燥恒重，称量，溶蚀率按下式计算：
溶蚀率％＝(W0-Wf))/W0*100，式中，W0为溶胀前干燥恒重的凝胶质量(g)，Wf为溶胀实验结束后干燥恒重的凝胶质量(g)。计算结果如下表：
pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
溶蚀率％ 98 95 89 46 0 0 0 0 0 42 79 98 100
本发明制备的组织工程支架含有醛基和胺基形成的对酸碱敏感的schiff碱。在酸或者碱性条件下会schiff碱发生解离，因此组织工程支架在酸性或者碱性条件下会溶蚀。上表可知道，水凝胶在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
上述结果表明本发明制备的组织工程支架对pH敏感。
4.pH敏感性
组织工程支架(1mg/mL)分散在蒸馏水中，用0.1MHCl或者0.1M的NaOH水溶液，调节至溶液pH分别为(1,2,3......13)，在不同的pH值下取样。于500nm测溶液吸光值(结果见下表)，比较并确定组织工程支架对pH的敏感性能。
pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
A500 0.048 0.05 0.073 0.148 0.211 0.213 0.213 0.212 0.211 0.143 0.086 0.052 0.05
由上表可可见，组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1或者2或者3的强酸条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小，表明本发明所述水凝胶制备的组织工程支架对pH敏感。
5.细胞实验
5.1.细胞接种
将组织工程支架反复用去离子水冲洗，然后用PBS浸泡1小时冲洗，重复3次。把支架转移到24孔板内，加入DMEM细胞培养液放到培养箱内预湿。将培养的鼠成纤维细胞L929在支架上进行接种(2.0×106细胞/100uL/支架)，37℃、5％CO2培养箱中培养4小时让细胞更好的贴壁。然后每个培养孔里加1mL的培养液，37℃、5％CO2培养箱中培养，2d更换培养液一次。
5.2.细胞活力评价
分别在1d、3d、7d取出24孔培养板，每孔加入80uL MTT溶液，放入培养箱再继续培养4h。吸弃培养液，每孔加750uL盐酸异丙醇溶液(0.4mol/L)，于培养箱内孵育15min，吹打混匀后每孔取200uL移入96孔培养板中，用全自动酶标仪在540nm处检测各孔光吸收值(OD值)。
细胞活力％＝((待测细胞OD-空白OD)/(对照细胞OD-空白OD))×100
按上述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表1所示。
表1组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 99 104 101
由表1可见，所制备的组织工程支架细胞毒性小，细胞亲和性高，对细胞活性影响小。
5.3.细胞粘附
细胞的渗透和粘附由大体观察(MTT染色)。鼠成纤维细胞L929种植到支架上在体外培养3天，吸出培养液，PBS冲洗3次，每次10分钟。每孔加入80uL MTT溶液，放入培养箱继续培养4h。吸弃培养液，每孔加750uL盐酸异丙醇溶液(0.4mol/L)，于培养箱内孵育15min，吹打混匀后每孔取200uL移入96孔培养板中，用全自动酶标仪在540nm处检测各孔光吸收值(OD值)。
细胞粘附率％＝((待测细胞OD-空白OD)/(对照细胞OD-空白OD))×100
按上述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为96％。由细胞粘附率可见，所制备的组织工程支架细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例2
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(1.236g，6mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(3.08g，14mmol)、邻叔丁基对苯二酚(49.8mg，0.3mmol)和四丁基溴化铵(64mg，0.2mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，90℃开环共聚反应5h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝4900,Mn＝3006,PDI＝1.63。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
所制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物乙二胺0.05g、丙二胺0.05g、丁二胺0.1g和赖氨酸甲酯0.05g，体积浓度为40％的乙醇水溶液12mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入到12mL体积浓度为40％的乙醇水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在30℃下加热60min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为403％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为7006Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按施例1所述方法检测水凝胶在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表2所示。
表2组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 104 93 98
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为93％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例3
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(2.88g，14mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(1.32，6mmol)、邻叔丁基对苯二酚(33.2mg，0.2mmol)和四丁基溴化铵(640mg，2.0mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，120℃开环共聚反应10h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝21715,Mn＝8013,PDI＝2.71。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
所制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物1,4-哌嗪二乙胺0.3g、N-(2-氨乙基)-1,4-哌嗪二基二乙胺0.1g、二乙烯三胺0.4g和3-氧代戊二胺0.2g，体积浓度为60％的乙醇水溶液12mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入到12mL体积浓度为60％乙醇水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在40℃下加热40min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为586％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为7993Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表3所示。
表3组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1d 3d 7d
细胞活力％ 108 98 102
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为91％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例4
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(1.648g，8mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(2.64，12mmol)、邻叔丁基对苯二酚(332mg，2.0mmol)和四丁基溴化铵(320mg，1mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，100℃开环共聚反应6h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝7377,Mn＝3988,PDI＝1.85。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
步骤1制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物三(2-氨基乙基)胺0.5g，体积浓度为50％的乙醇水溶液10mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入10mL体积浓度为50％的乙醇水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在37℃下加热45min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为586％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为9800Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表4所示。
表4组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 110 103 108
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为94％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例5
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(2.472g，12mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(1.76g，8mmol)、邻叔丁基对苯二酚(83mg，0.5mmol)和四丁基溴化铵(192mg，0.6mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，90℃开环共聚反应5h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝4849,Mn＝2993,PDI＝1.62。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
所制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物二乙烯三胺0.3g和三乙烯四胺0.4g，体积浓度为50％丙酮水溶液10mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入10mL体积浓度为50％的丙酮水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在35℃下加热50min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为398％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为6988Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表5所示。
表5组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 110 98 122
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为103％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例6
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(1.854g，9mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(2.42，11mmol)、邻叔丁基对苯二酚(109mg，1.2mmol)和四丁基溴化铵(512mg，1.6mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，105℃开环共聚反应7h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝11035,Mn＝5383,PDI＝2.05。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
所制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物三乙烯四胺1g，体积浓度为55％的四氢呋喃水溶液10mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入10mL体积浓度为55％的四氢呋喃水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在37℃下加热30min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为754％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为8978Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表6所示。
表6组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 91 981 92
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为95％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例7
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(2g，20mmol)、对醛基苯甲酸缩水甘油酯(2.06g，10mmol)、三缩乙二醇缩水甘油醚(2.2，10mmol)、邻叔丁基对苯二酚(66.4mg，0.4mmol)和四丁基溴化铵(128mg，0.4mmol)，加入到20mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，115℃开环共聚反应6h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝13663,Mn＝6019,PDI＝2.27。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
步骤1制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物1,4-哌嗪二乙胺0.2g和N-(2-氨乙基)-1,4-哌嗪二基二乙胺0.2g，体积浓度为45％的四氢呋喃水溶液15mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入15mL体积浓度为45％的四氢呋喃水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在37℃下加热55min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为783％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为10865Pa。
3.凝胶在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
依据实施例1步骤2所述方法检测制备的组织工程支架的细胞活力如表7所示。
表7组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 94 97 97
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为94％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。
实施例8
(1)含醛基脂肪族聚酯的制备
取丁二酸酐(10g，100mmol)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(50mmol，7.1g)、正丁基缩水甘油醚(50mmol，6.5g)、邻叔丁基对苯二酚(0.83g，5mmol)和四丁基溴化铵(0.83g，5mmol)，加入到100mL乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1体积比的混合溶液中，在氮气保护下，100℃开环共聚反应8h，除去溶剂得到含醛基脂肪族聚酯。
采用实施例1同样的方法对所制得的含醛基脂肪族聚酯进行检测，结果为：Mw＝14133,Mn＝6762,PDI＝2.09。
(2)水凝胶的制备及其性能
(a)水凝胶的配方
步骤1制备的含醛基脂肪族聚酯5g，多胺基化合物1,4-哌嗪二乙胺0.1g、二乙烯三胺0.3g和三乙烯四胺0.2g，体积浓度为50％的乙醇水溶液15mL。
(b)水凝胶的制备
将含醛基脂肪族聚酯和多胺基化合物加入15mL体积浓度为50％的乙醇水溶液中混合均匀，即得所述的水凝胶。
(c)水凝胶性能
为验证本发明所述水凝胶的性能，首先将上述水凝胶灌注到透明的膝关节半月板模具中，然后将该膝关节半月板模具在37℃下加热40min，脱模后即得到组织工程支架。
1.溶胀性能
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的溶胀率为466％。
2.弹性模量
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的弹性模量为8693Pa。
3.组织工程支架在不同pH值环境介质中的溶蚀
按实施例1所述方法检测组织工程支架在不同pH条件下的溶蚀率。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，溶蚀率低显示较好的稳定性；而在pH＝1～4的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下，溶蚀率高。
4.pH敏感性
按实施例1所述方法检测组织工程支架的pH敏感性。结果表明组织工程支架在pH4～9条件下，具有较高的吸光度，显示出较好的稳定性；而在pH＝1～3的酸性条件下或者pH＝10～13的碱性条件下吸光度较小。
5.细胞实验
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞活力如表8所示。
表8组织工程支架的细胞活力
时间(天) 1 3 7
细胞活力％ 102 98 113
按实施例1所述方法进行检测，所制备的组织工程支架的细胞粘附率为98％。
上述结果表明所制备的组织工程支架细胞毒性低，细胞粘附性好，细胞亲和性高。

Claims (5)

1.一种含醛基脂肪族聚酯，该聚酯是化学式(I)所示的结构单元和化学式(II)所示的结构单元按3:7～7:3的摩尔比线性无规排列的聚酯，其数均分子量为3000～8000，分散性指数为1.63～2.71，
所述的含醛基脂肪族聚酯由对醛基苯甲酸缩水甘油酯、三缩乙二醇缩水甘油醚和丁二酸酐进行开环共聚得到；其中所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯与三缩乙二醇缩水甘油醚的化学结构依次如下式(III)和(IV)所示：
2.根据权利要求1所述的一种含醛基脂肪族聚酯，其特征在于，所述的化学式(I)所示的结构单元和化学式(II)所示的结构单元的摩尔是2:3～3:2，所述的数均分子量为4000～6000，所述的分散性指数为1.85～2.36。
3.权利要求1或2所述的一种不饱和脂肪族聚酯，其特征在于，该聚酯由以下方法制得：
取丁二酸酐，加入对醛基苯甲酸缩水甘油酯、三缩乙二醇缩水甘油醚、邻叔丁基对苯二酚和四丁基溴化铵，溶解到适量的混合溶液中，在氮气保护下，90～120℃开环共聚反应5～10h，除去溶剂得到所述的不饱和脂肪族聚酯；其中，
所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯和三缩乙二醇缩水甘油醚的加入量之和等于所取丁二酸酐的摩尔量，所述的对醛基苯甲酸缩水甘油酯︰三缩乙二醇缩水甘油醚＝3︰7～7︰3的摩尔比；
所述的邻叔丁基对苯二酚的加入量为所取丁二酸酐的摩尔量的1～10％；
所述的四丁基溴化铵的加入量为所取丁二酸酐的摩尔量的1～10％；
所述的混合溶液由等体积比的乙酸乙酯和乙酸丁酯组成。
4.一种可生物降解的水凝胶，该水凝胶由权利要求1或2所述的不饱和脂肪族聚酯、多胺基化合物和适量的溶剂组成，其中，多胺基化合物的含量为不饱和脂肪族聚酯重量5～20％的；
所述的多胺基化合物为乙二胺、丙二胺、丁二胺、赖氨酸甲酯、1,4-哌嗪二乙胺、N-(2-氨乙基)-1,4-哌嗪二基二乙胺、3-氧代戊二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和三(2-氨基乙基)胺中的一种或者两种以上；
所述的溶剂是水，或者是体积浓度为40～60％的乙醇、丙酮或四氢呋喃。
5.权利要求4所述的pH敏感水凝胶在制备组织工程支架中的应用。
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