CN108912305A - 一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲及其制备方法，其中液晶基元胆甾醇通过较长的柔性链段与主链共价相连，由单端二羟基胆甾醇类液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。液晶聚氨酯的数均分子量为1.0×105～5.0×105，分散系数为1.20～1.51。液晶聚氨酯中的DAP的质量含量为25‑52％，PEG的质量含量为12‑52％。本发明将胆甾醇液晶以缩合聚合的方式结合到聚氨酯中，既可避免小分子液晶的迁移，又可以改善聚氨酯膜的血液相容性和生物相容性，为改性聚氨酯材料在生物医学工程上的应用提供了借鉴，且具有良好的生物可降解性。

Description

一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种胆固醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯材料(PU)具有优良的机械性能和良好的生物相容性，现阶段许多医疗器械都是以聚氨酯为材料的，例如人工瓣膜、人工心脏、人工心脏辅助装置、人工血管。介入导管、人工关节、人工软骨及人工输尿管等。
生物材料作为临时性介入或永久性植入人体的医学器件的基材，他们除了具有适当的力学性能外，还必须兼备优异的生物相容性(biocompatibility)。生物相容性包括血液相容性(blood compatibility)和组织相容性(tissue compatibility)两部分。前者表示材料与血液之间相互适应的程度，而后者则反应材料与血液以外的其他组织之间的相互容纳的能力。血液相容性对材料的要求，较组织相容性更为苛刻。血液相容性的内容很多，即包括材料对血细胞和血蛋白的组成结构和功能的影响，也涉及材料在血液中的老化，不过，目前最为突出问题是，血液与高分子生物材料长期接触后，由于材料的影响而产生的凝固作用。因此，抗凝血性(antithrombogenicity或thromboresistance)往往就成为血液相容性的代名词。由于目前许多重要的人工器官，如人工心脏、人工瓣膜、人工血管、人工肺、人工肾以及人工肝等的进一步发展都有赖于生物材料抗凝血性能的提高，因此，抗凝血高分子生物材料的研究一直是高分子生物材料中最为活跃的领域。
近年来，生物材料学领域的研究热点之一是材料的“仿生设计”，利用生物学原理设计和制造仿生生物材料成为了21世纪生物材料研究的主要内容之一。Zhou C R，Lin SA.Gas permeation through cis-polybutadiene/liquid crystal compositemembranes；周长忍等，聚丁二胺/液晶复合膜的富氧性能研究；屠美等，液晶性能对聚氨酯复合膜抗凝血性能的影响；屠美等，基材与液晶种类对液晶复合膜血液相容性的影响；将液晶化合物与聚合物材料共混制备了聚合物/液晶复合膜。研究结果表明，在聚合物材料中加入一定比例的小分子液晶化合物能改善材料的血液相容性。但是单纯共混得到的聚合物/液晶复合材料与人体接触后，在血液和酶等因素的作用下，小分子液晶化合物可能会脱离聚合物而进入人体，这会对人体产生不利的影响。
胆甾醇来自于生物体，人体内组织和器官里的大多数液晶形态与胆甾相液晶一致，且胆甾醇是细胞膜的重要组成部分，对细胞膜具有很高的亲和性，具有改变细胞膜渗透性和流动性的功能。
专利CN101538372A公开了一种硅橡胶/烯酸胆甾醇酯液晶交联膜的制备方法。将乙烯基硅橡胶和烯酸胆甾醇酯液晶混合溶解于四氢呋喃，加入交联剂和催化剂进行交联反应得硅橡胶/液晶溶液，溶剂挥发法成膜。将小分子液晶通过共价键结合到聚合物交联结构中，避免了单纯共混液晶化合物可能会脱离聚合物的缺点，硅橡胶虽然具有较好的生物相容性，但是不具备生物可降解性，且其力学强度稍差。
谢赞(谢赞，表面接枝胆甾相液晶改善PU的抗凝血性能研究[D].广州：暨南大学，2007)采用溶液法接枝，将PU膜用H2O2氧化，将制备的液晶单体溶于甲苯溶液，将已称重的过氧化膜溶于上述溶液，除氧充氮后封管，紫外光辐射下反应一定时间，水浴控制温度，得表面接枝有胆甾醇液晶的PU膜。表面接枝的方法首先不能保证PU膜的氧化率，其次其接枝率也很低，一般在10-8左右。且采用接枝的方法会破坏材料的表面机制。接枝物易脱落，脱落后聚合物本身机械性能被破坏，生物相容性将大大降低。
因此，亟待开发一种方法可以使小分子液晶结合到聚合物中，其能显著改进材料的生物相容性和可降解性。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。将小分子液晶通过缩合聚合的方式结合到聚合物中，使得小分子液晶化合物不容易脱离聚合物而进入人体；形成的胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其中聚乙二醇作为软段，极大提高了材料的亲水性，阻碍了血小板和蛋白质的沉积，避免了血栓的生成，具有较高的生物相容性。使用含有脲基的多嵌段脂肪族二异氰酸酯作为硬段，降解产物为碱性物质，可以中和软段降解产生的酸性物质，避免作为长期植入材料使人体植入部位产生酸性炎症。胆甾醇来自生物体，本发明选用单端二羟基胆甾醇液类晶单体位于侧链上通过柔性链段直接与主链链接，液晶单体与主链的相互作用力弱，不容易被主链包埋，在不破坏主链结构的同时利用率更高，更易形成液晶相，能更好的提高材料的血液相容性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，由单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到侧链液晶聚氨酯脲。
合成的液晶聚氨酯脲结构如式1所示：
其中：
m＝15～90，n＝20～65。
优选的，所述胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的数均分子量为1.0×105～5.0×105，分散系数为1.20～1.51；纯化方式为：向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重；其中液晶聚氨酯脲中的DAP的质量含量为25-52％，PEG的质量含量为12-52％。
本发明还提供了一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的制备方法，具体步骤为：将单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解后，加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的DMF溶液进行扩链反应，反应后降至常温，加入DMF稀释，经纯化沉降，真空干燥得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。
优选的，单端二羟基液晶单体为DAP，其结构式如式2：
具体步骤为：
将1-硫代甘油溶解在无水氯仿中，干燥氩气除氧，加入液晶单体(AP)和催化剂二异丙胺，在常温下反应24-36h，反应结束后，将混合物用20～30倍体积的无水乙醚沉降，过滤，无水乙醚洗涤，最后在70-90℃下真空干燥至恒重，产率约为90-95％。
反应方程式为：
进一步，优选的，1-硫代甘油溶解在无水氯仿中浓度为0.8～1.2g/mL。
进一步，优选的，1-硫代甘油与液晶单体摩尔比为1.01:1～1.05:1。
进一步，优选的，催化剂二异丙胺用量为反应物总质量的1.3％～1.6％。
进一步，优选的，液晶单体(AP)为对-十一烯酰氧基-苯甲酸胆甾酯，其制备方法参考朱鸣岗，热致型侧链聚硅氧烷液晶高分子的合成与表征[D].山东大学,2002.
优选的，含有脲基结构的二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二胺-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HBH)，其结构式如式3：
具体步骤为：
干燥氮气保护及机械搅拌下，将1,4-丁二胺(BDA)滴加到1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中，室温下反应3～6h后，向反应产物中加入正己烷，搅拌均匀后，抽滤得白色固体，反复用正己烷洗涤至滤液IR检测无-NCO吸收峰(2270cm-1)，真空干燥至恒重，得白色固体HBH。
反应方程式为：
进一步，优选的，1,4-丁二胺和1,6-六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1:6～1:12。
进一步，优选的，正己烷体积为反应产物体积的3～6倍。
优选的，PEG的数均分子量为1000～3000，分散系数为1.15～1.30。
优选的，DAP与PEG的投料摩尔比为2:1～6:1。
优选的，DAP与PEG在DMF中的总浓度为0.4～0.6g/mL。
优选的，扩链剂的加入方式为滴加扩链剂的DMF溶液，浓度为0.5～1g/mL，滴加速度为10mL/min。
优选的，扩链剂的-NCO与DAP和PEG的-OH总的摩尔比为1.01:1～1.05:1。
优选的，扩链反应在干燥氮气下进行，反应温度为65～90℃，反应时间为3～6h。
优选的，纯化方式为：向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重。
本发明还提供了液晶聚氨酯脲膜材料的制备方法，将液晶聚氨酯脲材料溶解于有机溶剂中，配成浓度为4.0～7.0g/100mL的溶液，经溶剂挥发成膜制备得到液晶聚氨酯脲膜材料，溶剂挥发温度为15～25℃，常压挥发60～90h，后经常温真空干燥1天，得液晶聚氨酯脲膜材料。
优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷等。
优选的，一种单端二羟基液晶单体DAP的制备方法，
优选的，一种含有脲基结构的二异氰酸酯(HBH)的制备方法，具体步骤为：
本发明还提供一种胆甾类侧链液晶聚氨酯脲作为人体植入材料的应用。该液晶聚氨酯脲中含有的液晶单元为胆甾型液晶化合物，由于胆甾醇来自于生物体，人体内组织和器官里的大多数液晶形态与胆甾相液晶一致，且胆甾醇是细胞膜的重要组成部分，对细胞膜具有很高的亲和性，可以提高材料的血液相容性。本发明制备的胆甾类侧链液晶聚氨酯脲膜材料的表面蛋白质的吸附量小于1.5μg/cm2,甚至小于0.5μg/cm2，表明该材料展现出极佳的血液相容性，可长期使用于生物体。
本发明的有益效果是：
(1)物理共混的方法首先会破坏材料的表面机制。且接枝物易脱落，脱落后聚合物本身机械性能被破坏，生物相容性将大大降低。本发明克服了共混液晶复合膜的液晶化合物可能会脱离聚合物而进入人体的缺陷。将胆甾醇液晶以缩合聚合的方式结合到聚氨酯脲膜中，既可避免小分子液晶的迁移，又可以改善聚氨酯脲膜的血液相容性和生物相容性，且胆甾醇来自生物体，胆甾醇液晶单体位于侧链上，通过一定长度的柔性链段与主链连接，能更好的体现其液晶性能，同时液晶单体的活动能力强，与主链的相互作用力弱，不容易被主链包埋，利用率高，在不破坏主链结构的同时更好的提高材料的血液相容性，为改性聚氨酯材料在生物医学工程上的应用提供了借鉴。
(2)本发明中使用的扩链剂为含脲基的多嵌段脂肪族二异氰酸酯，降解产物为赖氨酸和脂肪族二胺，均无毒、可吸收，同时脲基增强了材料的微相分离，并且硬段中较多的氨基甲酸酯基和脲基可以形成致密的氢键，从而提高材料的机械性能。另一方面，其降解产物为碱性物质，可以中和降解产生的酸性物质，避免了酸性炎症的产生。
(3)本发明制备液晶聚氨酯脲膜材料不仅具有良好的血液相容性和生物相容性，且具有良好的生物可降解性。
(4)本发明液晶聚氨酯脲是基于有序的硬段，具有较高的机械性能。
(5)该液晶聚氨酯脲材料通过一步法制备，工艺简单，液晶单元含量易于控制，原料来源丰富，成本较低。
附图说明
图1为液晶聚氨酯脲材料样品A的偏光显微镜(×250)下观察结果，a为170℃时的图像，b是140℃时的图像。
图2为样品B的血小板粘附SEM照片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体实施例来对本发明作进一步说明。
以下实施例采用的单端二羟基液晶单体(DAP)的制备方法为：
将1-硫代甘油溶解在无水氯仿中(1.0g/mL)，干燥氩气除氧，加入液晶单体(1-硫代甘油与液晶单体摩尔比为1.03:1)和催化剂二异丙胺(反应物总质量的1.5％)，在常温下反应28h，反应结束后，将混合物用25倍体积的无水乙醚溶沉降，过滤，无水乙醚洗涤，最后在80℃下真空干燥至恒重，产率约为92％。
HBH的1H NMR结构表征结果：1H NMR(400MHz,CDCl3,δ):7.26-8.11(m,4H,H-Ph),5.27(t,1H,胆固醇的＝CH-)，4.67(m,1H,-COOCH-),4.01(m,1H,CH-OH),3.46(m,2H,CH 2-OH),2.83(t,2H,CH2CH 2-S),2.56(m,4H,-CH 2COO-,S-CH 2CH),0.61-2.3(m,57H,CH-OH,S-CH2-(CH 2)8-,胆固醇其它氢)。
以下实施例采用的含有脲基结构的二异氰酸酯(HBH)的制备方法为：
干燥氮气保护及机械搅拌下，将1,4-丁二胺(BDA)滴加到1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)(BDA与HDI摩尔比为1:8)中，室温下反应5h后，向反应产物中加入4倍体积的正己烷，搅拌均匀后，抽滤得白色固体，反复用正己烷洗涤至滤液IR检测无-NCO吸收峰(2270cm-1)，真空干燥至恒重，得白色固体HBH。
HBH的1H NMR结构表征结果：1H NMR(400MHz,CDCl3,δ):6.01(s,4H,NH),3.41(t,4H,CH 2-NCO),3.04(q,8H,CH 2-NH),1.20-1.61(m,20H,NHCH2CH 2CH 2CH2NH,CH 2CH 2CH 2CH 2CH2NCO)。
实施例1
干燥氮气保护下，将10.94g(15mmol)单端二羟基液晶单体(DAP)与5.0g(5mmol)聚乙二醇(PEG，Mn＝1000)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解(0.5g/mL)，反应体系升温至80℃，滴加入HBH(20.2mmol)的DMF溶液(1.0g/mL)，滴加完毕后保持温度继续反应4.0h，降至常温，然后加入DMF配制成浓度为8g/100ml的溶液，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35℃真空干燥。
将固体溶解于有机溶剂四氢呋喃中，配成浓度为6.0g/100mL，于聚四氟乙烯模具中25℃常压挥发80h，将膜从模具上取下，后经常温真空干燥1天，得侧链型液晶聚氨酯脲膜材料。记为样品A。
实施例2
干燥氮气保护下，将21.87g(30mmol)端二羟基液晶单体(DAP)与5.0g(5mmol)聚乙二醇(PEG，Mn＝1000)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解(0.4g/mL)，反应体系升温至85℃，滴加入HBH(35.7mmol)的DMF溶液(0.8g/mL)，滴加完毕后保持温度继续反应3.5h，降至常温，然后加入DMF配制成浓度为6g/100ml的溶液，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体45℃真空干燥。
将固体溶解于有机溶剂四氢呋喃中，配成浓度为5.5g/100mL，于聚四氟乙烯模具中15℃常压挥发75h，将膜从模具上取下，后经常温真空干燥1天，得侧链型液晶聚氨酯脲膜材料。即为样品B。
实施例3
干燥氮气保护下，将7.29g(10mmol)端二羟基液晶单体(DAP)与15.0g(5mmol)聚乙二醇(PEG，Mn＝3000)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解(0.6g/mL)，反应体系升温至75℃，滴加入HBH(26.25mmol)的DMF溶液(0.6g/mL)，滴加完毕后保持温度继续反应4.5h，降至常温，然后加入DMF配制成浓度为9g/100ml的溶液，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体40℃真空干燥。
将固体溶解于有机溶剂四氢呋喃中，配成浓度为5.5g/100mL，于聚四氟乙烯模具中25℃常压挥发70h，将膜从模具上取下，后经常温真空干燥1天，得侧链型液晶聚氨酯膜材料。即为样品C。
实施例4
干燥氮气保护下，将14.58g(20mmol)端二羟基液晶单体(DAP)与15.0g(5mmol)聚乙二醇(PEG，Mn＝3000)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解(0.6g/mL)，反应体系升温至85℃，滴加入HBH(26.25mmol)的DMF溶液(1.0g/mL)，滴加完毕后保持温度继续反应3.5h，降至常温，然后加入DMF配制成浓度为6g/100ml的溶液，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体40℃真空干燥。
将固体溶解于有机溶剂四氢呋喃中，配成浓度为6.0g/100mL，于聚四氟乙烯模具中20℃常压挥90h，将膜从模具上取下，后经常温真空干燥1天，得侧链型液晶聚氨酯膜材料。即为样品D。
实施例5
干燥氮气保护下，将10.94g(15mmol)端二羟基液晶单体(DAP)与15.0g(5mmol)聚乙二醇(PEG，Mn＝3000)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解(0.5g/mL)，反应体系升温至80℃，滴加入HBH(20.2mmol)的DMF溶液(1.0g/mL)，滴加完毕后保持温度继续反应3.8h，降至常温，然后加入DMF配制成浓度为8g/100ml的溶液，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35℃真空干燥。
将固体溶解于有机溶剂四氢呋喃中，配成浓度为6.0g/100mL，于聚四氟乙烯模具中25℃常压挥发65h，将膜从模具上取下，后经常温真空干燥1天，得侧链型液晶聚氨酯膜材料。即为样品E。
以下分析方法用于所有的实施例，除非另外说明。
1、液晶性能表征(如表1)：用南京光化学仪器厂生产的XPT-7型正交偏光显微镜观察液晶聚氨酯材料的液晶性能。
形态结构观察：将液晶聚氨酯材料样品置于两片载玻片之间，轻轻拈动给以剪切取向力，在正交偏振光下观察液晶聚氨酯材料样品的形态结构。
相变温度观察：将上述液晶聚氨酯材料样品放入偏光显微镜的热台下观察，升温速率为10℃/min，温度范围25～220℃，记录相变温度。
2、蛋白质吸附量：将膜材料浸泡于pH＝7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)中充分溶胀平衡，取出后将其置于浓度为0.6g/L的牛血清蛋白溶液(BSA)中，在37℃的恒温水浴中浸泡2h。结束后取出膜片，用PBS缓冲溶液充分淋洗3次。然后用1％(w/w)的SDS溶液(PBS溶液)超声清洗20min，精确移取相同体积清洗液于具塞试管中，再加入Micro-BcATM蛋白质检测试剂盒工作液(PierceInc.，Rockford，23235)，充分混合，密封，60℃水浴恒温1h。最后自然冷却到室温，使用紫外-可见光分光光度计于562nm波长处测定吸光度，根据标准曲线计算得吸附量，取3个样的平均值，计算蛋白质的吸附量(如表1所示)。
4、血小板黏附实验：从健康兔子心脏抽取新鲜血液，加入质量分数为3.8％的柠檬酸钠溶液作为抗凝剂，全血与抗凝剂的比例为9:1，将加入抗凝血剂的全血放入离心机中，初次离心设置转速为1400r/min，离心10min；然后吸取上层清液再次离心，设置转速仍为1400r/min，离心15min，上层清液为贫血小板血浆(PRP)，吸取大约3/4上清液弃掉，剩余即为PRP；将液晶聚氨酯膜材料放置于24孔板中，先浸没在PH＝7.4的PBS缓冲溶液中4h，然后在37℃恒温下，在PRP溶液中孵育1h。将液晶聚氨酯膜材料取出，用PBS缓冲溶液反复冲洗3次以除去未吸附的血小板，然后再将液晶聚氨酯膜材料浸泡在2.5％的戊二醛PBS溶液中30min固定表面的血小板。紧接着将液晶聚氨酯膜材料依次放入不同浓度梯度的乙醇水溶液中(50、60、70、80、90、100％)进行逐级脱水，在每种浓度的溶液中浸泡30min，最后于室温下干燥，喷金，采用S-4800型SEM(日本日立公司)观察液晶聚氨酯材料表面的血小板黏附情况(如图2)。
5、实验结论：
实施例1-5中个样品侧链液晶聚氨酯材料的性能如表1所示。
表1.液晶聚氨酯的性能
样品 Mn×105 PEG的含量*(％) DAP的含量**(％) 蛋白质吸附量μg/cm2
A 3.40 20.44 44.73 1.1
B 3.50 11.88 51.97 0.8
C 3.20 52.30 25.42 1.5
D 3.20 36.80 35.77 1.3
E 3.80 43.53 31.75 1.3
*PEG的含量为液晶聚氨酯脲中的质量含量；
**DAP的含量为液晶聚氨酯脲中的质量含量；
由表1可知，本发明所提供的方法制备的液晶聚氨酯脲具有较高的分子量。该材料中的单端二羟基液晶单体的质量含量为25-52％，随着端液晶单体含量的增加，对蛋白质的吸附量也降低，极大的提高了材料的血液相容性。本发明实施例中的样品的蛋白质的吸附量小于1.5μg/cm2，甚至小于1.0μg/cm2，表明该材料展现出极佳的血液相容性，可长期使用于生物体。
液晶聚氨酯材料的偏光显微镜下观察结果(见图1)如下：在室温下呈现较弱的晶体双折射，升温至140℃有明显的丝状油条出现，温度达到210℃时，视场变暗，样品转化为各向同性的液体。随着温度的降低先出现细小焦椎，然后焦椎逐渐长大(图1a)。在130～110℃之间，又出现油条织构(图1b)。70℃时开始出现大面积的晶体干涉图象。在120～190℃之间样品玻片随着温度的升高，按红-绿-蓝-紫的次序反射彩色光，这是胆甾型液晶的又一典型特征。
从图2中可以看到，液晶聚氨酯脲材料表面黏附的血小板数量很少，而且大部分血小板没有发生聚集，仍然保持原来的形貌。表明该材料具有优异的低血小板黏附性能。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其特征在于：由单端二羟基胆甾醇类液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，结构如式1所示：
其中：
R1:
R2：
R3：
m＝15～90，n＝20～65。
2.根据权利要求1所述的胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其特征在于，液晶聚氨酯的数均分子量为1.0×105～5.0×105，分散系数为1.20～1.51；液晶聚氨酯中的DAP的质量含量为25-52％，PEG的质量含量为12-52％；纯化方式为：向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重。
3.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的制备方法，其特征在于：具体步骤为：将单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解后，加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的DMF溶液进行扩链反应，反应后降至常温，加入DMF稀释，经纯化沉降，真空干燥得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，将其溶于有机溶剂，通过溶剂挥发法制备膜材料。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述单端二羟基液晶单体(DAP)结构式如式为：
制备方法为：将1-硫代甘油溶解在无水氯仿中，干燥氩气除氧，加入液晶单体(AP)和催化剂二异丙胺，在常温下反应24-36h，反应结束后，将混合物用20～30倍体积的无水乙醚沉降，过滤，无水乙醚洗涤，最后在70-90℃下真空干燥至恒重，产率约为90-95％；
反应方程式如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，1-硫代甘油溶解在无水氯仿中浓度为0.8～1.2g/mL；1-硫代甘油与液晶单体摩尔比为1.01:1～1.05:1；催化剂二异丙胺用量为反应物总质量的1.3％～1.6％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：PEG的数均分子量为1000～3000，分散系数为1.15～1.30；DAP与PEG的投料摩尔比为2:1～6:1；DAP与PEG在DMF中的总浓度为0.4～0.6g/mL；扩链剂的加入方式为滴加扩链剂的DMF溶液，浓度为0.5～1g/mL，滴加速度为10mL/min；扩链剂的-NCO与DAP和PEG的-OH总的摩尔比为1.01:1～1.05:1；扩链反应在干燥氮气下进行，反应温度为65～90℃，反应时间为3～6h；液晶聚氨酯的纯化方式为向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：膜材料的制备方法为：将液晶聚氨酯材料溶解于有机溶剂中，配成浓度为4.0～7.0g/100mL的溶液，与聚四氟乙烯模具中经溶剂挥发成膜制备得到液晶聚氨酯膜材料。
优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮。
优选的，溶剂挥发温度为15～25℃，常压挥发60～90h，后经常温真空干燥1天，得液晶聚氨酯膜材料。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二胺-1,6-六亚甲基二异氰酸酯，结构式如下：
制备方法为：干燥氮气保护及机械搅拌下，将1,4-丁二胺(BDA)滴加到1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中，室温下反应3～6h后，向反应产物中加入正己烷，搅拌均匀后，抽滤得白色固体，反复用正己烷洗涤至滤液IR检测无-NCO吸收峰(2270cm-1)，真空干燥至恒重，得白色固体HBH；
反应式为：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，1,4-丁二胺和1,6-六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1:6～1:12；正己烷体积为反应产物体积的3～6倍。
10.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲膜材料在生物体植入材料方面的应用。
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