CN112794998A - 聚己内酯植入材料及其制备方法、纤维、补片及其制备方法 - Google Patents

聚己内酯植入材料及其制备方法、纤维、补片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚己内酯衍生物、聚己内酯植入材料、补片及其制备方法，聚己内酯植入材料由聚己内酯衍生物与含有羟基、羧基、氨基中的一种或多种活性基团的生物可降解材料键合而成，其中，所述聚己内酯衍生物具有式(I)所示的结构：
Figure DDA0002272949490000011
其中，a、b、c、e和f各自独立地为大于或等于1的整数；R1和R2各自独立地选自含羟基、羧基或氨基的取代基，所述氨基为单氨基或
Figure DDA0002272949490000012
其中m为大于或等于1的整数。该聚己内酯植入材料具有优异的力学性能的同时具有良好的生物相容性。

Description

聚己内酯植入材料及其制备方法、纤维、补片及其制备方法
技术领域
本发明涉及医疗材料技术领域，聚己内酯植入材料及其制备方法、纤维、补片及其制备方法。
背景技术
手术治疗中越来越多地采用植入材料来辅助术后修复，特别是补片，在辅助腱-骨、疝气、膝关节等的愈合中应用的尤为广泛。据流行病学统计，21世纪以来美国每年有不少于7.5万例肩袖损伤的患者接受重建手术，但术后效果并不理想，失败翻修率20％～70％，腱-骨界面不易愈合是主要原因。肩袖骨-肌腱-韧带修复的目的是稳定盂肱关节、恢复生理功能，维持关节腔密闭及分泌滑液营养软骨，预防继发性骨关节炎。肩袖撕裂长度在10～30mm甚至大于50mm伴冈上肌腱挛缩、滑囊瘢痕化的患者需要采用补片修补。
目前，植入材料可以分为以下几类：生物材料和合成材料。前者分为同种异体组织和自体组织，其中，生物材料同种异体组织具有引起免疫排斥反应、增加术后感染风险的可能，自体组织仍旧不能很好的恢复结合点的正常结构，故目前主要采用的仍为合成材料。
但市场上大多数合成材料均为不可降解材料，该类材料具有不可降解的特性，使得植入材料长期存留体内，容易引起术后排异反应，且该类材料缺乏良好的生物相容性，容易引起术后的排异反应。虽然也有部分产品采用聚己内酯与生物可降解的材料共混的方法，利用聚己内酯和生物可降解材料的降解特性，避免植入材料长期存留体内，但该类产品生物相容性差，且力学性能差，不能很好地满足术后辅助治疗。
发明内容
基于此，有必要提供一种聚己内酯植入材料及其制备方法、纤维、补片及其制备方法。该聚己内酯植入材料具有优异的力学性能的同时具有良好的生物相容性。
一种聚己内酯植入材料，由聚己内酯衍生物与含有羟基、羧基、氨基中的一种或多种活性基团的生物可降解材料键合而成，其中，所述聚己内酯衍生物具有式(I)所示的结构：
Figure BDA0002272949470000021
其中，a、b和c各自独立地为大于或等于1的整数；
e和f各自独立地为大于或等于1的整数；
R1和R2各自独立地选自含羟基、羧基或氨基的基团，所述氨基为单氨基或
Figure BDA0002272949470000022
其中m为大于或等于1的整数。
上述聚己内酯植入材料的制备方法，包括以下步骤：
制备所述聚己内酯衍生物；
使所述生物可降解材料的活性基团与所述聚己内酯衍生物中的活性基团反应；
其中，制备所述聚己内酯衍生物包括以下步骤：
使式(I-1)所示的化合物和式(I-2)所示的化合物进行开环聚合物反应，制得式(I-3)所示聚合物；
使式(I-3)所示聚合物和含有羧基、羟基或氨基的烯烃进行自由基加成反应，制得式(I)所示聚己内酯衍生物；
Figure BDA0002272949470000023
一种纤维，包括芯层和包裹所述芯层的皮层，所述芯层的材料为上述的聚己内酯植入材料、或通过上述制备方法制备而成的聚己内酯植入材料；所述皮层的材料为生物可降解材料。
一种补片，由上述纤维编织而成。
上述补片的制备方法，包括以下步骤：
提供制备芯层和皮层所需的材料；
将所述芯层的材料和所述皮层的材料分别配制成芯层材料溶液和皮层材料溶液；
将所述芯层材料溶液和所述皮层材料溶液采用静电纺丝的方法进行处理，并干燥，制成具有所述皮层材料包裹所述芯层材料的结构的纤维编织而成的补片。
上述聚己内酯植入材料相比于传统的聚己内酯具有以下优点：
利用上述聚己内酯衍生物中侧链含有的羟基、羧基或氨基，选择性地与生物可降解材料中的羟基、羧基或氨基进行反应，进而可以在上述聚己内酯衍生物上引入生物分子，一方面生物大分子起到异相成核作用，大幅度提高聚己内酯植入材料的分子量，提高力学性能；另一方面，可以进一步提高聚己内酯衍生物的生物相容性，且聚己内酯植入材料在体内降解后所产生的原料为生物可降解材料，不会增加毒副作用，具有较高的安全性能。
附图说明
图1为本发明一实施方式的纤维的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种聚己内酯衍生物，具有式(I)所示的结构：
Figure BDA0002272949470000041
其中，a、b、c、e和f各自独立地为大于或等于1的整数；
进一步地，优选e和f各自独立地为1-10的整数；更进一步地，优选e和f各自独立地为1-5的整数；更进一步地，优选e和f为1或2。
R1和R2各自独立地选自含羟基、羧基或氨基的基团。可理解的，R1和R2可以为可稳定存在的含羟基、羧基或氨基的取代基，例如：羟基取代烷基、羟基取代芳香基等。
进一步地，优选R1和R2各自独立地为：羟基、羧基、氨基，其中氨基可以为单氨基或
Figure BDA0002272949470000042
(式中
Figure BDA0002272949470000043
表示连接位点，m为大于或等于1的整数，单氨基是指只有一个氨基的基团)。更进一步地，R1和R2选自以下组合：
(1)R1和R2均为羧基，
(2)R1和R2均为羟基，
(3)R1和R2中至少有一个为氨基，其中包括R1和R2均为氨基的情况，或R1和R2中有一个为羟基，一个为氨基的情况。
以下以
Figure BDA0002272949470000044
作为A重复单元，
Figure BDA0002272949470000045
作为B重复单元，
Figure BDA0002272949470000046
作为C重复单元(其中*表示连接位点)。
式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物相比于传统的聚己内酯具有以下优点：
1)式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物通过增加侧链，使得聚己内酯衍生物的分子量增加，能够增加分子的力学性能，且式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物的具有较优的分子结构，能够进一步提高聚己内酯衍生物的力学性能；
2)式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物不仅两端为亲水基团羧基和氨基，还创新性地在分子中引入含有羟基、羧基或氨基的取代基侧链，进而大幅度增加分子中的亲水基团数目，有利于与生物分子相互作用，相比于传统的聚己内酯生物相容性得到较大幅度的改进；
3)式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物重复单元之间通过酯键相连，在体内可降解，不易带来毒副作用；
4)式(I)所示的结构的聚己内酯衍生物的侧链具有较多的可反应位点，可以进一步在该分子中引入所需的生物可降解材料，方便根据需要进一步调整整个聚己内酯衍生物的性能，更进一步提高力学性能或生物相容性，也方便引入功能片段，增强其辅助手术治疗的作用，且由于侧链基团为羟基、羧基或氨基，故即使引入材料片段后在体内可以降解，不易带来毒副作用。
此处所述生物可降解材料是指在生物体内可降解的天然或合成的材料，其与生物体的亲和性高，且具有可降解的特性，例如可以为多糖、多肽、蛋白质、羟基磷灰石等等。由于需要与聚己内酯衍生物的活性基团反应，因此此处的生物可降解材料也需包含羟基、羧基或氨基等活性基团，优选但不限于玉米醇蛋白、纤维素纳米晶体、甲壳素、丝素蛋白、羟基磷灰石、胶原蛋白和壳聚糖等等。
本发明还提供了上述聚己内酯衍生物的制备方法，包括以下步骤：
S101:使式(I-1)所示的化合物和式(I-2)所示的化合物进行开环聚合反应，制得式(I-3)所示聚合物；
Figure BDA0002272949470000051
在一实施例中，步骤S101包括以下步骤：
将式(I-1)所示化合物(α-氯代-ε-己内酯)、式(I-2)所示的化合物(ε-己内酯)、引发剂和溶剂混合，在温度为15℃-30℃的条件下进行反应，反应完成后，添加H+浓度为1mol/L-2mol/L的酸，然后将反应液和不良溶剂混合，有沉淀析出，收集析出的沉淀物质，干燥。
可理解的，H+浓度为1mol/L-2mol/L的酸是指酸溶液中H+的浓度为1mol/L-2mol/L，当采用HCl或HNO3等一元酸时，添加酸溶液浓度为1mol/L～2mol/L，当采用硫酸等二元酸时，添加酸溶液的浓度为0.5mol/L-1mol/L。
优选，上述步骤中，引发剂为开环聚合引发剂，例如N-(叔丁氧羰基)乙醇胺，2,2-二丁基-2-锡-1,3-二氧环庚烷(DSDOP)。引发剂在溶剂中的摩尔浓度为0.05～3M。其中摩尔浓度M＝引发剂重量(g)/(引发剂摩尔质量×溶剂体积(L))。对溶剂无特别限定，只要能溶解反应物和引发剂，并不与其反应即可，例如为甲苯。
进一步地，式(I-1)所示化合物与式(I-2)所示的化合物的摩尔比优选为2:1左右。
进一步地，优选不良溶剂为烷烃，例如庚烷，将反应液倒入庚烷溶液中，即有沉淀析出。
S102：使式(I-3)所示聚合物和含有羧基、羟基或氨基的烯烃进行自由基加成反应，制得式(I)所示聚己内酯衍生物。
Figure BDA0002272949470000061
可理解的，可以根据具体产物的需求，选择合适的烯烃，例如：R1和R2为羧基，则可以选择含羧基的烯烃进行自由基加成反应，若需要R1和R2为羟基，则可选择含羟基的烯烃进行自由基加成反应等。且还可以根据需要，调节烯烃的链长，进而实现对式(I)所示聚己内酯衍生物的侧链链长的调节，即e和f的大小，以满足应用需求。在一些实施例中，烯烃为丁烯酸、丁烯醇、4-戊烯-1-酸或4-戊烯-1-醇。
进一步地，步骤S102包括以下步骤：将式(I-3)所示聚合物、含有羧基、羟基或氨基的烯烃、催化剂和配体，在温度为50℃-80℃，惰性气体氛围下进行反应，反应完成后，将反应液与不良溶剂混合，有沉淀析出，收集析出的沉淀物质，干燥。其中，催化剂选自卤代过渡金属、由过渡金属和含有N、O、P等的强配体所形成的配合物，优选溴化亚铜(CuBr)。配体选自联吡啶、多胺、亚胺，比如1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺，N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，优选1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺。
更进一步地，步骤S102包括以下步骤：
S1021：将式(I-3)所示聚合物和催化剂置于第一反应容器中，并用惰性气体(如氮气或稀有气体)置换，使第一反应容器充满惰性气体；
S1022：将含有羧基、羟基或氨基的烯烃、配体和溶剂置于第二反应容器中，并用惰性气体置换，使第二反应容器充满惰性气体，反应5-20min；
S1023：将步骤S1022中的反应液转移至第一反应容器中，并在温度为50℃-80℃的条件下反应3h-26h；
S1024：将步骤S1023中的反应液置于不良溶剂中，有沉淀析出，分离沉淀物，干燥。
优选，步骤S1021中式(I-3)所示聚合物和催化剂的摩尔比为1：(2～6)；步骤S1022中，烯烃和式(I-3)所示聚合物的摩尔比为(2～8):1，配体和式(I-3)所示聚合物的摩尔比为(2～6):1。
通过以上步骤可制得R1和R2为羟基或羧基的式(I)所示聚己内酯衍生物，如需制备R1和R2中至少一个为氨基的聚己内酯衍生物，则需继续进行以下步骤。
S103：使式(I-4)所示聚合物与胺反应，制得R1和R2中至少一个为氨基的式(I)所示聚己内酯衍生物；需要说明的是，式(I-4)所示聚合物是上述步骤S102中式(I-3)所示聚合物和含有羟基的烯烃进行自由基加成反应制得的产物，其中R1和R2均为羟基；式(I-4)所示聚合物与一元胺反应时，反应产物中R1或R2为单氨基；式(I-4)所示聚合物与
Figure BDA0002272949470000071
反应时，反应产物中R1或R2为
Figure BDA0002272949470000072
下面以R1或R2为
Figure BDA0002272949470000073
的情况为例进行说明。
Figure BDA0002272949470000074
当需要R1和R2均为
Figure BDA0002272949470000075
的聚己内酯衍生物时，步骤S103包括以下步骤：
S1031a：将式(I-4)所示聚合物和酰氯以摩尔比为1:(3～7)进行反应，分离提纯，得到第一聚合物。
通过将式(I-4)所示聚合物和酰氯的摩尔比控制在1:(3～7)的范围内，可以使式(I-4)所示聚合物中两端的羟基均与酰氯反应，具体地当采用对甲苯磺酰氯(TsCl)时，如下式所示，其中PCL表示聚己内酯主链，两个-OH表示分别表示A重复单元和C重复单元中的羟基；
HO-PCL-OH+TsCl→TsO-PCL-OTs
更进一步地，步骤S1031a包括以下步骤：称取适量式(I-4)所示聚合物(即HO-PCL-OH)溶解于二氯甲烷溶液中，加入对甲苯磺酰氯中，在不停的搅拌状态下加入三乙胺，在15～30℃下反应10～16h。反应结束后，用0.5～2.5mol/L的H+当量溶度的酸类物质(以H+量计算，若采用盐酸和硝酸，则溶液浓度为0.5～2.5mol/L，若采用硫酸，则溶液浓度为0.25～1.25mol/L)萃取，并加入过量的无水碳酸钠和/或硫酸镁过滤，将滤液置于过量的乙醚溶液中，得到沉淀物，反复操作2～4次。将沉淀物在30～50℃下真空烘干12～36h，得到TsO-PCL-OTs(第一聚合物)。优选：式(I-4)所示聚合物与对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:(3～7)，式(I-4)所示聚合物与三乙胺的摩尔比为1:(30～60)。
S1032a：将步骤S1031a中生成的第一聚合物与式(I-5)所示化合物
Figure BDA0002272949470000081
以摩尔比为1：(2～6)进行反应，制得R1和R2均为
Figure BDA0002272949470000082
的式(I)所示聚己内酯衍生物。
在一实施例中，
Figure BDA0002272949470000083
中m为1，步骤S1032a包括以下步骤：将第一聚合物溶解于乙二胺中，第一聚合物和乙二胺的摩尔比为1:(2～6)，在氮气保护的条件下反应，反应温度为25～55℃，反应时间为12～36h。反应结束后减压蒸馏，并在过量无水乙醚中沉淀，反复操作2～4次后，将沉淀物在25～55℃下真空烘干12～36h，其反应式如下：
TsO-PCL-OTs+NH2CH2CH2NH2→H2NCH2CH2NH-PCL-NHCH2CH2NH2
进一步地，当制备R1和R2中有一个为
Figure BDA0002272949470000084
另一个为-OH的聚己内酯衍生物时，步骤S103包括以下步骤：
S1031b：将式(I-4)所示聚合物、酰氯和醚类物质以摩尔比为1:(1～1.5)：(1.01～1.4)进行反应，分离提纯，得到第二聚合物；优选醚类物质为：硅醚、甲基醚、烷氧甲基醚和三甲基硅乙基甲基醚中的一种或多种。
通过将式(I-4)所示聚合物、酰氯和醚类物质以摩尔比控制在1:(1～1.5)：(1.01～1.4)的范围内，可以使式(I-4)所示聚合物中只有一端的羟基与酰氯反应，且通过加入醚类物质可以保护未与酰氯反应的羟基，更有利于第二聚合物的形成。具体地当采用对甲苯磺酰氯(TsCl)时，如下式所示，其中PCL表示聚己内酯主链，两个-OH分别表示A重复单元和C重复单元上的羟基；
HO-PCL-OH+TsCl→TsO-PCL-OH
更进一步地，步骤S1031b包括以下步骤：
称取适量式(I-4)所示聚合物溶解于二氯甲烷等溶剂中，加入对甲苯磺酰氯中，在不停的搅拌状态下加入三乙胺，在15～30℃下反应10～16h。反应结束后，用0.5～2.5mol/L的酸性溶液(以H+为计量单位，即若采用盐酸HCl或硝酸HNO3，则溶液浓度为0.5～2.5mol/L，若采用硫酸H2SO4，则溶液浓度为0.25～1.25mol/L)萃取，并加入过量的无水碳酸钠和/或硫酸镁过滤，将滤液置于过量的乙醚溶液中，得到沉淀物，反复操作2～4次。将沉淀物在30～50℃下真空烘干12～36h，得到TsO-PCL-OH(第二聚合物)。
优选，式(I-4)所示聚合物与酰氯的摩尔比为1:(1～1.5)；式(I-4)所示聚合物与三乙胺的摩尔比为1:(20～50)；式(I-4)所示聚合物与醚类物质的摩尔比为1:(1.01～1.4)。
S1032b：将第二聚合物与式(I-5)所示化合物以摩尔比为1：(1～1.5)进行反应，制得式(I)所示聚己内酯衍生物。
在一实施例中，
Figure BDA0002272949470000091
中m为1，步骤S1032b包括以下步骤：将第二聚合物溶解于乙二胺中，反应物和乙二胺的摩尔比为1:(1.01～1.5)，在氮气保护的条件下反应，反应温度为25～55℃，反应时间为12～36h。反应结束后减压蒸馏，并在过量无水乙醚中沉淀，反复操作2～4次后，将沉淀物在25～55℃下真空烘干12～36h，其反应式如下：
TsO-PCL-OH+NH2CH2CH2NH2→H2NCH2CH2NH-PCL-OH
上述聚己内酯衍生物的制备方法具有以下优点：
1)采用式(I-1)所示化合物(α-氯代-ε-己内酯)、式(I-2)所示的化合物(ε-己内酯)作为反应原料，原料来源广泛，廉价易得，能够降低制备成本，且通过采用式(I-1)所示化合物(α-氯代-ε-己内酯)，能够在聚合物中引入自由基反应位点，有利于后续侧链的引入。
2)采用含有羧基、羟基或氨基的烯烃作为反应物，并通过自由基加成反应引入侧链，可以根据需要选择所需的活性基团，灵活调节烯烃中活性基团的种类及其链长，扩大应用范围，且该反应条件温和，能够扩大生产，适宜工业生产应用。
3)先生成含羟基的烯烃，再与
Figure BDA0002272949470000092
反应，将羟基选择性的转化为
Figure BDA0002272949470000093
如此，仅需通过控制原料的投料比，即可控制产物中两种基团的比例，进而实现对整个聚己酯衍生物性能的控制，扩大其应用潜能；且通过引入
Figure BDA0002272949470000094
基团，能够增加氢键数目，有利于生物可降解材料形成化学键或氢键作用，提高聚己内酯衍生物的生物相容性。且引入氨基后，除了和生物可降解材料可以键合之外，氨基是一种重要的官能团，可以通过化学反应与肽结合，比如精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸(RGD)是一种可以促进细胞吸附的肽类物质，通过氨基和RGD结合，可以促进细胞在其表面的增长。
需要说明的是，以上以R1或R2为
Figure BDA0002272949470000101
的情况进行说明，在其他实施方式中，氨基也可以是单氨基，如-NH2，-CH2NH2等。
本发明还提供了一种聚己内酯植入材料，由含有羟基、羧基、氨基中的一种或多种活性基团的生物可降解材料与聚己内酯衍生物键合而成。
其中，聚己内酯衍生物及其制备方法如上所述，在此不再赘述。生物可降解材料优选为：多糖、蛋白质、多肽、羟基磷灰石。更进一步地，生物可降解材料优选为：丝素蛋白、玉米醇蛋白、壳聚糖、胶原蛋白、羟基磷灰石、纤维素或RGD肽。
可理解的，可以根据需要引入的生物可降解材料的种类选择含有合适基团的聚己内酯衍生物，例如羟基磷灰石和纤维素含有大量的-OH，可以选择含羧基的聚己内酯衍生物反应；玉米醇蛋白含有-COOH和-NH2，可以选择性地和含有羟基和/或羧基的聚己内酯衍生物反应；壳聚糖和胶原蛋白含有-OH和-NH2，可以选择性地和含有羧基的聚己内酯衍生物反应；丝蛋白存在-OH、-COOH和-NH2，可以选择性地和含有羟基、羧基和氨基中一种或多种基团的聚己内酯衍生物反应。
此外，对于引入氨基的聚己内酯衍生物，氨基可以通过化学反应与肽结合。比如精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸(RGD)是一种可以促进细胞吸附的肽类物质，通过氨基和RGD结合，可以促进细胞在其表面的增长。
利用上述聚己内酯衍生物中侧链含有的羟基、羧基或氨基，选择性地与生物可降解材料中的羟基、羧基或氨基进行反应，进而可以在上述聚己内酯衍生物上引入生物分子，一方面生物大分子起到异相成核作用，大幅度提高聚己内酯植入材料的分子量，提高力学性能；另一方面，可以进一步提高聚己内酯衍生物的生物相容性，且聚己内酯植入材料在体内降解后所产生的原料为生物可降解材料，不会增加毒副作用，具有较高的安全性能。
更进一步地，优选上述聚己内酯植入材料为经多巴胺表面改性的聚己内酯植入材料。
由于多巴胺生物相容性好，经其改性后的表面利于细胞的黏附，有利于提高植入材料的亲水性，和有利于固定药物或生长因子，且表面改性方法简单。多巴胺中含有大量的氨基和羟基等亲水性官能团，可为疏水性表面提供亲水基团，从而提高疏水生物可降解材料的亲水性能。多巴胺可黏附在任何固体材料的表面，可通过共价键或非共价键(范德华力和氢键等)作用结合支架与药物或生长，提高它们之间的结合力。
此外，由于上述聚己内酯植入材料侧链引入了含有羟基、氨基和/或羧基的生物分子，能与多巴胺形成共价键或非共价键(范德华力和氢键等)，具有较高的结合力，保证改性聚己内酯植入材料在体内发挥预期的作用。
本发明还提供了上述聚己内酯植入材料的制备方法，包括以下步骤：
S201：制备上述聚己内酯衍生物；
聚己内酯衍生物的制备方法如上所述，在此不进行赘述。
S202：使生物可降解材料的活性基团和聚己内酯衍生物中的活性基团反应，制得聚己内酯植入材料；
可理解的，生物可降解材料的活性基团为羟基、羧基和氨基中的一种或多种；聚己内酯衍生物中的活性基团为羟基、羧基和氨基中的一种或多种。具体地可以根据反应基团的种类选择合适的反应条件，在此不做特别限定。
在一实施例中，聚己内酯衍生物和生物可降解材料两者中的一个含有氨基，另一个含有羧基，使羧基和氨基进行反应的步骤包括以下步骤：
S201a：将聚己内酯衍生物、生物可降解材料、缩合剂和溶剂混合，在温度为0-30℃的条件下进行反应，反应结束后，分离提纯制得聚己内酯植入材料。
优选采用以下步骤：称取适量聚己内酯衍生物和生物可降解材料置于-2℃～5℃的条件下(例如0℃冰箱内)保存，达到温度后取出，置于装有溶剂(例如二氯甲烷)的反应容器中，加入缩合剂，在0℃条件下搅拌1～10min后置于5～30℃环境中继续搅拌10～36h。其中，缩合剂包括但不限于：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、1-羟基苯并三唑(HOBT)、O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯(TBTU)、O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)中的一种或多种。
反应结束后，反应物用适量溶剂稀释(溶剂取用量为含氨基生物可降解材料摩尔量的60～85倍)，并用0.5mol/L的H+当量溶度的酸类物质(以H+量计算，若采用盐酸或硝酸溶液，则其浓度为0.5mol/L；若采用硫酸溶液，则浓度为0.25mol/L)、蒸馏水和饱和碳酸钠清洗，干燥脱水处理(如加入无水Na2SO4)。
可理解的，上述步骤中的反应物的投料比需要根据反应基团数目来进行确定，例如：
若生物可降解材料中含氨基，聚己内酯衍生物中的R1和R2均为羧基，R1和R2的羧基均参与反应，则聚己内酯衍生物、含氨基生物可降解材料、缩合剂摩尔比为1:(2～5)：(1～4)。
Figure BDA0002272949470000111
若生物可降解材料中含羧基，聚己内酯衍生物中的R1和R2均为氨基，R1和R2的氨基均参与反应，则聚己内酯衍生物、含羧基生物可降解材料、缩合剂摩尔比1：(2～5)：(2～4)。
Figure BDA0002272949470000121
若生物可降解材料中含有羧基，聚己内酯衍生物中的R1和R2中一个为氨基一个为羟基，仅聚己内酯衍生物中的氨基和生物可降解材料中的羧基反应，则聚己内酯衍生物、含羧基生物可降解材料、缩合剂摩尔比为(1～1.5)：1：(1～2)。
Figure BDA0002272949470000122
在一实施例中，聚己内酯衍生物和生物可降解材料两者中一个含有羟基，另一个含有羧基，使羟基和羧基进行反应步骤包括以下步骤：
S201b：将聚己内酯衍生物、生物可降解材料、催化剂和溶剂混合，加热回流，反应结束后，分离提纯得到聚己内酯生物可降解材料；催化剂为金属氧化物类催化剂、有机酸类催化剂或有机酸的盐类催化剂。
更进一步地，优选金属氧化物类催化剂选自氧化锡、氧化锌、氧化亚锡和三氧化二锑中的一种或多种；有机酸催化剂选自：甲苯磺酸和乙酸中的一种或多种；有机酸的盐类催化剂选自：乙酸锌、乙酸钠和乙酸镁中的一种或多种。
优选，上述步骤包括以下步骤：将一定量的聚己内酯衍生物、生物可降解材料和催化剂放入反应器中加热搅拌并冷凝回流，反应至没有水产生为止。冷却抽滤，滤液依次用碳酸钠溶液(优选10％碳酸钠溶液)和去离子水洗涤至中性，再干燥(如加入无水Na2SO4)脱水。将反应液转移至蒸馏烧瓶中，减压蒸馏，收集馏分得物质，优选加热温度为70℃～200℃，催化剂占原料总质量的0.1％～5％。
可理解的，上述步骤中的反应物的投料比需要根据反应基团数目来进行确定，例如：
若生物可降解材料中含羟基，聚己内酯衍生物中的R1和R2均为羧基，R1和R2中的羧基均参与反应，则优选含羟基生物可降解材料和聚己内酯衍生物摩尔比为(2～10):1；
Figure BDA0002272949470000123
若生物可降解材料中含羧基，聚己内酯衍生物中的R1和R2均为羟基，R1和R2中的羟基均参与反应，则优选含羧基生物可降解材料和聚己内酯衍生物摩尔比为(2～10):1。
Figure BDA0002272949470000124
若生物可降解材料中含有羧基，聚己内酯衍生物中R1和R2中一个为氨基一个为羟基，仅聚己内酯衍生物中的羟基和生物可降解材料中的羧基反应，则优选含羧基生物可降解材料和聚己内酯衍生物摩尔比为(1～3):1。
Figure BDA0002272949470000125
S203：对聚己内酯植入材料进行多巴胺表面改性；
可理解的，若无需对聚己内酯植入材料进行表面改性可以省略该步骤。优选对聚己内酯植入材料进行多巴胺表面改性，以更进一步地提高聚己内酯植入材料的亲水性和生物相容性等。
在一实施例中，步骤S203包括以下步骤：
S2031：将多巴胺溶解在酸性缓冲溶液中；
优选酸性缓冲溶液为Tris-HCl，将多巴胺加入5～15mmol/L的Tris-HCl溶液中，多巴胺的浓度为0.01～0.04g/mL；
S2032：加入上述聚己内酯植入材料，静置，取出干燥即得多巴胺改性聚己内酯植入材料。
优选，室温静置10～24h，然后用去离子水洗涤5～8遍后，置于50～80℃真空烘箱中干燥8～12h。进一步地，优选：聚己内酯植入材料和多巴胺的摩尔比为1:(1.01～3)。
上述聚己内酯植入材料的制备方法反应条件温和，产率较高，后处理简单，适宜工业生产应用。且上述制备方法可以选择性地在聚己内酯衍生物的侧链引入生物可降解材料，一方面大幅度提高聚己内酯植入材料的分子量，提高力学性能；另一方面，可以进一步提高聚己内酯衍生物的生物相容性，且聚己内酯植入材料在体内降解后所产生的原料为生物可降解材料，不会增加毒副作用，具有较高的安全性能。
如图1所示，本发明还提供了一种纤维，包括芯层100和包裹芯层的皮层200，芯层的材料为上述聚己内酯植入材料、或上述制备方法制备而成的聚己内酯植入材料。皮层的材料为生物可降解材料。
其中，聚己内酯植入材料及其制备方法如上所述，在此不再赘述。生物可降解材料的含义与上述相同，优选为玉米醇蛋白、纤维素、甲壳素、丝素蛋白、羟基磷灰石、胶原蛋白和壳聚糖中的一种或者多种。需要说明的是，由于皮层的生物可降解材料无需与聚己内酯衍生物反应，故可选择不含羟基、羧基或氨基等活性基团的生物可降解材料。
另外，还可以选择性的在皮层表面包覆功能涂层300，如具有亲水、抗凝血、抗菌、防黏连等功能的涂层。功能涂层300可以通过浸渍(将补片浸渍在相应的涂层溶液中，取出后干燥)或涂覆等方式形成，在此不做特别限定。
本发明还提供了上述纤维的制备方法，包括以下步骤：
S301:提供制备芯层和皮层的材料；芯层的材料为上述聚己内酯植入材料、或上述制备方法制备而成的聚己内酯植入材料，皮层材料为生物可降解材料；
在一实施例中，皮层材料选自：玉米醇蛋白、纤维素纳米晶体、甲壳素、丝素蛋白(包括交联增强丝素蛋白)、羟基磷灰石、胶原蛋白、壳聚糖中的一种或多种。该皮层材料为与人体同属的天然生物可降解材料，该种结构避免了生物可降解材料-高分子合成材料界面相容性差的问题。
S302：将芯层的材料和皮层的材料分别配制成芯层材料溶液和皮层材料溶液，；
优选将芯层材料溶解于溶剂(如六氟异丙醇)中；优选芯层材料在芯层材料溶液中的浓度为0.5％～35％。优选将皮层材料溶解于溶剂(如六氟异丙醇)中，进一步地，优选皮层材料在皮层材料溶液中的浓度为0.5％～35％。
S303：将芯层材料溶液和皮层材料溶液采用静电纺丝的方法进行处理，并干燥，制成具有皮层材料包裹芯层材料的结构(皮/芯结构)的纤维。
进一步地，步骤S303优选在混合喷嘴与接收板间加高电压，固定纺丝电压为4～40KV，喷丝针头距接收板距离为3～35cm。该装置有两套供液系统，分别控制皮层材料和芯层材料的送速率。皮层的送速率为0.1～5mm/min，芯层为0.1～5mm/min，收集时间为3～16h，通过静电纺丝的方法制成具有皮/芯结构的纤维并直接由该纤维编织成补片，将制备好的补片在真空干燥箱中充分干燥。
上述补片通过采用上述聚己内酯植入材料或上述制备方法制备而成的聚己内酯植入材料，可以增强补片的力学性能和生物相容性，且上述芯层的芯层材料和皮层材料均为可降解材料，可以有效地避免不可降解材料带来的长期存留体内的完整性遭到破坏，容易引起术后排异反应等问题。此外，上述补片所用纤维的皮/芯结构有利于充分发挥两种组分各自的优势，使复合纤维同时具有组分各自的优势。皮层和芯层能够相互起到补充力学性能、同时改善天然蛋白的脆性和弥补合成高聚物生物相容性能的不足，更好的促进伤口愈合，特别适用于肩袖部位、疝气、膝关节等多个部位。
下面列举具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
(1)制备聚己内酯衍生物：
式(I)所示的结构中的聚己内酯衍生物R1为羧基，R2为羧基，e和f为2(以下简称双羧基PCL)。
称取式(I-1)所示化合物(α-氯代-ε-己内酯)65g、式(I-2)所示的化合物(ε-己内酯)22mL、甲苯10mL和引发剂2,2-二丁基-2-锡-1,3-二氧环庚烷(DSDOP)3mL依次加入干净的反应器中。反应温度为20℃。反应2h后，添加过量1.5mol/L盐酸HCl溶液，将反应液置于庚烷溶液中沉淀，过滤沉淀物。
Figure BDA0002272949470000151
称取式(I-3)所示聚合物和溴化亚铜(CuBr)置于干净的第一反应容器中。为了消除氧气的影响，反应物在真空条件下置换6min，随后向第一反应容器中充入氮气。称取4-戊烯酸、1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺和DMF添加至第二反应容器中，通过氮气反应12min后取出，转移至第一反应容器中，在反应温度为60℃的条件下，反应6h，反应完成后将反应液置于庚烷溶液中沉淀，过滤沉淀物。第一反应器中，式(I-3)所示聚合物和溴化亚铜(CuBr)的摩尔比为1:2.1；第二反应器中，式(I-3)所示聚合物、4-戊烯酸、1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺的摩尔比为1:3:2.5。
Figure BDA0002272949470000152
双羧基PCL分子量的测试方法为：将双羧基PCL充分溶解于四氢呋喃中，配置浓度为0.3％(w/v)溶液，采用GPC(Gel Permeation Chromatography，凝胶渗透色谱)测试该样品的分子量，以色谱纯四氢呋喃为空白样，聚苯乙烯为标样。通过测试结果发现，双羧基PCL数均分子量Mn为66815，重均分子量Mw为93541。
(2)聚己内酯植入材料
称取适量双羧基PCL、胶原蛋白置于0℃冰箱内保存，达到温度后取出，置于装有二氯乙烷的反应容器中，加入缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)，在0℃下搅拌5min后置于20℃环境中继续搅拌15h。双羧基PCL、胶原蛋白、缩合剂摩尔比为1：3：2。
反应结束后，反应物用适量二氯甲烷稀释，并用0.5mol/L盐酸、蒸馏水和饱和碳酸钠清洗，加入无水硫酸钠脱水处理。
(3)多巴胺改性聚己内酯植入材料
将从西安齐岳生物科技有限公司采购的多巴胺加入14mmol/L的Tris-HCl溶液中，多巴胺的浓度为0.035g/mL。将步骤(2)制得的聚己内酯植入材料浸入该溶液中，室温静置14h；用去离子水洗涤5遍，然后65℃真空烘箱中干燥9h。其中，聚己内酯植入材料和多巴胺的摩尔比为1:2。
(4)补片
(a)皮层材料：壳聚糖
(b)芯层材料：步骤(3)中制备而成的多巴胺改性聚己内酯植入材料；
(c)皮芯复合纺丝：称取适量的皮层材料和芯层材料，以六氟异丙醇为溶剂，在常温常压下，制备皮芯复合可降解补片。其中皮层在六氟异丙醇溶液中的浓度为6.6％，芯层在六氟异丙醇溶液中的浓度为6.9％。固定纺丝电压为25KV，喷丝针头距接收板距离为30cm。该装置有两套供液系统，分别控制皮层和芯层溶液的送速率。皮层的送速率为0.81mm/min，芯层为0.83mm/min，收集时间为9h，静电纺丝后，将制备好的补片在真空干燥箱中充分干燥。
实施例2
(1)制备聚己内酯衍生物
式(I)所示的结构中的聚己内酯衍生物R1为羟基，R2为羟基，e和f为2(以下简称双羟基PCL)
称取式(I-1)所示化合物(α-氯代-ε-己内酯)91g、式(I-2)所示的化合物(ε-己内酯)31mL、甲苯14mL和引发剂N-(叔丁氧羰基)乙醇胺5.4mL依次加入干净的反应器中。反应温度为20℃。反应2h后，添加过量0.5mol/L硫酸溶液，将反应液置于庚烷溶液中沉淀，过滤沉淀物。
Figure BDA0002272949470000161
称取式(I-3)所示聚合物和碘化亚铜置于干净的第一反应容器中。为了消除氧气的影响，反应物在真空条件下置换7min，随后向第一反应容器中充入氮气。称取4-戊烯-1-醇、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺和DMF添加至第二反应容器中，通过氮气反应16min后取出，转移至第一反应容器中，在反应温度为60℃的条件下，反应8h，反应完成后将反应液置于庚烷溶液中沉淀，过滤沉淀物。第一反应器中，式(I-3)所示聚合物和碘化亚铜的摩尔比为1:5；第二反应器中，式(I-3)所示聚合物、4-戊烯-1-醇、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺的摩尔比为1:7:5。
Figure BDA0002272949470000171
式(I)所示的结构中的聚己内酯衍生物，R1为氨基，R2为氨基，e和f为2(以下简称双氨基PCL)：
称取适量双羟基PCL溶解于CH2Cl2溶液中，加入对甲苯磺酰氯(TsCl)中，在不停的搅拌状态下加入三乙胺，在25℃下反应12h。反应结束后，用1mol/L的盐酸萃取，并加入过量的无水碳酸钠和硫酸镁过滤，将滤液置于过量的乙醚溶液中，得到沉淀物，反复操作4次，将沉淀物在35℃下真空烘干20h。其中，双羟基PCL、对甲苯磺酰氯(TsCl)的摩尔比为1:4，双羟基PCL和三乙胺的摩尔比为1:40。
HO-PCL-OH+TsCl→TsO-PCL-OTs
将反应物溶解于乙二胺中，反应物和乙二胺的摩尔比为1:2.5，在氮气保护的条件下反应，反应温度为35℃，反应时间为16h。反应结束后减压蒸馏，并在过量无水乙醚中沉淀，反复操作3次后，将沉淀物在35℃下真空烘干24h。
TsO-PCL-OTs+NH2CH2CH2NH2→N2HCH2CH2NH-PCL-NHCH2CH2NH2
双氨基PCL分子量的测试方法为：将双氨基PCL充分溶解于四氢呋喃中，配制浓度为0.25％(w/v)溶液，采用GPC(Gel Permeation Chromatography，凝胶渗透色谱)测试该样品的分子量，以色谱四氢呋喃为空白样，聚苯乙烯为标样。通过测试结果发现，双氨基PCL数均分子量Mn为64574，重均分子量Mw为91696。
(2)聚己内酯植入材料：
称取适量双氨基PCL、玉米醇蛋白置于0℃冰箱内保存，达到温度后取出，置于装有二氯乙烷的反应容器中，加入缩合剂，在0℃下搅拌5min后置于25℃环境中继续搅拌24h。双氨基PCL、玉米醇蛋白、缩合剂O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯(TBTU)摩尔比1：3.5：2.8。
反应结束后，反应物用适量二氯甲烷稀释，并用0.25mol/L硫酸、蒸馏水和饱和碳酸钠清洗，加入无水硫酸钠脱水处理。
(3)多巴胺改性聚己内酯植入材料
将从成都迈恩凯化工有限公司采购的多巴胺加入6mmol/L的Tris-HCl溶液中，多巴胺的浓度为0.015g/mL。将步骤(2)制得的聚己内酯植入材料浸入该溶液中，室温静置20h；用去离子水洗涤6遍，然后75℃真空烘箱中干燥10h。其中，聚己内酯植入材料和多巴胺的摩尔比为1:1.5。
(4)补片：
(a)皮层材料：玉米醇蛋白
(b)芯层材料：步骤(3)中的多巴胺改性聚己内酯植入材料
(c)皮芯复合纺丝：称取适量的皮层材料和芯层材料，以六氟异丙醇为溶剂，在常温常压下，制备皮芯复合可降解补片。其中，皮层材料在六氟异丙醇溶液中的浓度为3.2％，芯层材料在六氟异丙醇溶液中的浓度为3.7％。固定纺丝电压为18KV，喷丝针头距接收板距离为19cm。该装置有两套供液系统，分别控制皮层和芯层溶液的送速率。皮层的送速率为0.21mm/min，芯层为0.24mm/min，收集时间为8h，静电纺丝后，将制备好的补片在真空干燥箱中充分干燥。
实施例3
(1)制备聚己内酯衍生物
双羟基PCL的制备方法与实施例2相同。双羟基PCL测试的数均分子量Mn为63981，重均分子量Mw为90634。
(2)聚己内酯植入材料：
称取适量双羟基PCL、丝素蛋白和催化剂乙酸钠放入反应器中加热搅拌并冷凝回流，反应至没有水产生为止。冷却抽滤，滤液依次用10％碳酸钠和去离子水洗涤至中性，再加入无水硫酸钠脱水。将反应液转移至蒸馏烧瓶中，减压蒸馏，收集馏分得物质。加热温度为145℃。双羟基PCL和丝素蛋白的摩尔比为1:2.5，催化剂占原料总质量的2％。
(3)多巴胺改性聚己内酯植入材料
将从成都迈恩凯化工有限公司采购的多巴胺加入10mmol/L的Tris-HCl溶液中，多巴胺的浓度为0.02g/mL。制备方法与实施例2基本相同。
(4)补片：
皮层材料选用胶原蛋白，制备方法与实施例2基本相同。
实施例4
(1)制备聚己内酯衍生物
双羟基PCL的制备方法与实施例2相同。
称取适量双羟基PCL溶解于二氯乙烷溶液中，加入对甲苯磺酰氯(TsCl)中，在不停的搅拌状态下加入三乙胺，在28℃下反应11h。为了保护其中一个端羟基，加入三甲基硅乙基甲基醚。反应结束后，用2mol/L的硝酸萃取，并加入过量的无水碳酸钠和硫酸镁过滤，将滤液置于过量的乙醚溶液中，得到沉淀物，反复操作3次。将沉淀物在40℃下真空烘干18h。双羟基PCL、对甲苯磺酰氯(TsCl)、三乙胺和三甲基硅乙基甲基醚的摩尔比为1：1.2：30：1.2。
将反应物溶解于乙二胺中，反应物和乙二胺的摩尔比为1:1.2，在氮气保护的条件下反应，反应温度为40℃，反应时间为13h。反应结束后减压蒸馏，并在过量无水乙醚中沉淀，反复操作2次后，将沉淀物在40℃下真空烘干18h。
一端氨基一端羟基的PCL分子量的测试方法为：将PCL充分溶解于四氢呋喃中，配制浓度为0.35％(w/v)溶液，采用GPC(Gel Permeation Chromatography，凝胶渗透色谱)测试该样品的分子量，以色谱四氢呋喃为空白样，聚苯乙烯为标样。通过测试结果发现，一端氨基一端羟基的PCL数均分子量Mn为62890，重均分子量Mw为89953。
(2)聚己内酯植入材料：
称取适量一端氨基一端羟基的PCL、玉米醇蛋白置于0℃冰箱内保存，达到温度后取出，置于装有二氯乙烷的反应容器中，加入缩合剂，在0℃下搅拌5min后置于25℃环境中继续搅拌24h。玉米醇蛋白、一端氨基一端羟基的PCL、缩合剂O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐的摩尔比1.3:1:1.5。反应结束后，反应物用适量二氯甲烷稀释，并用1mol/L硫酸、蒸馏水和饱和碳酸钠清洗，加入无水硫酸钠脱水处理。
(3)多巴胺改性聚己内酯植入材料
将从西安齐岳生物科技有限公司采购的多巴胺加入8mmol/L的Tris-HCl溶液中，多巴胺的浓度为0.03g/mL。制备方法与实施例2基本相同。
(4)补片：
皮层材料选用壳聚糖，制备方法与实施例2基本相同。
性能测试
为了更好的表征亲水、力学和生物相容性能的增强，本专利购买市面上的聚己内酯进行对比分析。为了避免厂家质量和分子量对PCL接触角性能的影响，选择分子量在60000～70000之间的不同厂家。
PCL1～PCL3分别对应对比例1-对比例3，分别采购于以下厂家：
对比例1：湖南聚仁化工新材料科技有限公司(PCL分子量为64531)；
对比例2：深圳市易生实业有限公司(PCL分子量为68325)；
对比例3：上海源叶生物科技有限公司(PCL分子量为63737)。
PCL1～PCL3通过静电纺丝工艺制备的补片(皮层材料同实施例2，静电纺丝工艺：以六氟异丙醇为溶剂，PCL在六氟异丙醇溶液中的浓度为3.2％。固定纺丝电压为8KV，喷丝针头距接收板距离为13cm，成膜后在真空干燥器中静置备用)。
PCL4～PCL7分别为实施例1～实施例4的补片。
(1)凝胶渗透色谱分析
测试对象：“改性前”为实施例1～4中未与生物可降解材料进行反应的式(I)所示结构的聚合物(聚己内酯衍生物)，“改性后”为实施例1～4中与生物可降解材料进行反应后的聚合物(聚己内酯植入材料)。
测试方法：采用凝胶色谱分析仪进行测试，聚苯乙烯作为标样，四氢呋喃作为流动相。检测温度为35℃，流速为1mL/min。
Figure BDA0002272949470000201
由上表可以看出，经过生物可降解材料改性后制备的聚己内酯数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)均明显增大，分子量增大有利于提高力学性能。
(2)亲水性能测试：
测试方法：采用表面接触角测定仪对材料进行接触角测试，环境温度控制为20℃25℃，湿度为65％25％，测量10个不同位置，每个位置测量10次取其平均值。
PCL亲水改性前后的测试数据如下表1所示：
表1
Figure BDA0002272949470000202
从表1可以看出，PCL4～PCL7表面接触角远远低于PCL1～PCL3。说明采用本发明的改性聚己内酯植入材料的表面接触角显著降低，由表面疏水变为亲水表面，大大的提高了改性聚己内酯植入材料的亲水性能。
(3)力学性能测试：
将补片(PCL1～PCL7)裁剪成合适尺寸(3cm*3cm)，采用万能试验机测试材料的拉伸断裂强度和断裂伸长率。夹持距离为30～50mm，测试3次，取其算术平均值。表2中的单位截面积拉伸断裂强度为测得的拉伸断裂强度与补片截面积的比值，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002272949470000211
从表2可以看出，实施例1～实施例4的改性后的聚己内酯植入材料的单位截面积拉伸断裂强度和断裂伸长率(最大应变)明显大于未改性聚己内酯(对比例1-对比例3)。说明本发明的改性聚己内酯植入材料的力学性能明显增大。
(4)细胞毒性
(常规聚己内酯已经被证实没有细胞毒性，这里采用本发明实施例制得的补片与常规聚己内酯进行细胞毒性对比试验)
实验分为2组：实验组为实施例1～4制备的补片裁剪成合适尺寸后的细胞培养基浸提液，对照组为同样体积(1mL/cm3)的PCL1补片裁剪成合适尺寸后的培养基浸提液，在37℃培养箱中培养。取兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)，以细胞浓度为1×108Cell/L，每孔100μL接种至96孔板中。分别在1/2/3天随机选取1个孔板，采用MTT法酶联免疫检测仪测定450nm波长处的吸光度值，测定细胞活力。
细胞毒性相对增殖率(RGR)＝实验组吸光度值/对照组吸光度值×100％。
当RGR(×10-2)≧100时为合格，即无细胞毒性。
通过测得1～3天的实验组及阴性对照组的吸光度值，计算出RGR，与材料毒性等级(CTG)进行对比。结果表明，采用本专利所述方法制备的补片无细胞毒性，具有良好的生物相容性。
Figure BDA0002272949470000221
(5)补片的细胞黏附、增殖活力测试
测试方法：将所有测试对象(PCL1～PCL7补片)进行合理剪裁后进行EO灭菌处理。取兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)，细胞接种密度为6×107Cell/L，每孔100μL接种至96孔板中。分别在1、3、5天随机选取1个孔板，采用MTT法酶联免疫检测仪测定450nm波长处的吸光度值，作为“细胞增殖活力试验”的结果。采用SPSS统计软件对结果进行分析，两个尾T-测试(two-tailed Student T-test)被用来做统计分析，当p﹤0.05时结果具有统计学意义。
细胞黏附率＝(接种细胞数—未附着细胞数)/接种细胞数×100％
细胞增殖活力试验结果：
表3 PCL1～3细胞增殖活力试验结果
Figure BDA0002272949470000222
Figure BDA0002272949470000231
表4实施例1～4细胞增殖活力试验结果
培养时间(天) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
1 0.48±0.013 0.46±0.008 0.49±0.009 0.48±0.003
3 0.79±0.009 0.77±0.007 0.80±0.010 0.79±0.007
5 0.90±0.017 0.89±0.010 0.91±0.005 0.89±0.006
细胞黏附试验结果：
表5 PCL1～3细胞黏附试验测试结果
培养时间(天) PCL1 PCL2 PCL3
1 71.56±0.454 74.43±0.506 73.95±0.378
3 79.62±0.573 81.42±0.771 80.76±0.486
5 87.72±0.361 88.871±0.790 87.92±0.6111
表6实施例1～4细胞黏附试验测试结果
培养时间(天) 实施例1(％) 实施例2(％) 实施例3(％) 实施例4(％)
1 83.96±0.483 84.18±0.373 85.42±0.173 84.05±0.264
3 88.26±0.731 89.13±0.364 90.37±0.241 88.12±0.255
5 98.01±0.724 98.15±0.478 98.63±0.351 97.67±0.312
从上表可以看出，实施例1～实施例4(PCL4～7)的细胞粘附和增长速度明显大于常规PCL补片(PCL 1～3)。表明本发明的改性聚己内酯植入材料有利于促进细胞增长。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种聚己内酯植入材料，其特征在于，由聚己内酯衍生物与含有羟基、羧基、氨基中的一种或多种活性基团的生物可降解材料键合而成，其中，所述聚己内酯衍生物具有式(I)所示的结构：
Figure FDA0002272949460000011
其中，a、b和c各自独立地为大于或等于1的整数；
e和f各自独立地为大于或等于1的整数；
R1和R2各自独立地选自含羟基、羧基或氨基的基团，所述氨基为单氨基或
Figure FDA0002272949460000012
其中m为大于或等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的聚己内酯植入材料，其特征在于，所述生物可降解材料选自：多糖、蛋白质、多肽或羟基磷灰石。
3.根据权利要求1所述的聚己内酯植入材料，其特征在于，所述聚己内酯植入材料经多巴胺表面改性。
4.权利要求1-3任一项所述的聚己内酯植入材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备所述聚己内酯衍生物；
使所述生物可降解材料的活性基团与所述聚己内酯衍生物中的活性基团反应；
其中，制备所述聚己内酯衍生物包括以下步骤：
使式(I-1)所示的化合物与式(I-2)所示的化合物进行开环聚合反应，制得式(I-3)所示聚合物；
使式(I-3)所示聚合物与含有羧基、羟基或氨基的烯烃进行自由基加成反应，制得式(I)所示聚己内酯衍生物；
Figure FDA0002272949460000021
5.权利要求4所述的制备方法，其特征在于，R1和R2中至少有一个为氨基时，采用含羟基的烯烃与所述式(I-3)所示聚合物进行自由基加成反应，得到R1和R2均为羟基的式(I)所示聚己内酯衍生物，再使其与胺反应，制得R1和R2中至少有一个为氨基的式(I)所示聚己内酯衍生物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，当R1和R2均为氨基时，包括以下步骤：
将R1和R2均为羟基的式(I)所示聚己内酯衍生物和酰氯以摩尔比为1:(3～7)进行反应，分离提纯，得到第一聚合物，
将所述第一聚合物和胺以摩尔比为1：(2～6)进行反应，制得R1和R2均为氨基式(I)所示聚己内酯衍生物；
当R1和R2中一个为氨基，另一个为含羟基的基团时，包括以下步骤：
将R1和R2均为羟基的式(I)所示聚己内酯衍生物、酰氯和醚类物质以摩尔比为1:(1～1.5)：(1.01～1.4)进行反应，分离提纯，得到第二聚合物；
将所述第二聚合物和胺以摩尔比为1：(1～1.5)进行反应，制得R1和R2中一个为氨基，另一个为含羟基的基团的式(I)所示聚己内酯衍生物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述醚类物质选自：硅醚、甲基醚、烷氧甲基醚和三甲基硅乙基甲基醚中的一种或多种。
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，使式(I-1)所示的化合物和式(I-2)所示的化合物进行反应的步骤包括以下步骤：
将式(I-1)所示化合物、式(I-2)所示的化合物、引发剂和溶剂混合，在温度为15℃-30℃的条件下进行反应，反应完成后，添加H+浓度为1mol/L-2mol/L的酸，然后将反应液和不良溶剂混合，有沉淀析出，收集析出的沉淀物质，干燥。
9.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，使式(I-3)所示聚合物和含有羧基、羟基或氨基的烯烃进行自由基加成反应的步骤包括以下步骤：
将式(I-3)所示聚合物和催化剂置于第一反应容器中，并用惰性气体置换，使第一反应容器充满惰性气体；
将含有羧基、羟基或氨基的烯烃、配体和溶剂置于第二反应容器中，在惰性气体氛围下反应；
将第一反应容器中的反应液转移至所述第二反应容器中，并在温度为50℃-80℃的条件下反应，反应完成后，将反应液与不良溶剂混合，有沉淀析出，收集析出的沉淀物质，干燥。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚己内酯衍生物和所述生物可降解材料两者中的一个含有氨基，另一个含有羧基，使羧基和氨基进行反应的步骤包括以下步骤：
将所述聚己内酯衍生物、所述生物可降解材料、缩合剂和溶剂混合，在温度为0-30℃的条件下进行缩合反应，反应结束后，分离提纯，制得所述聚己内酯植入材料；或
所述聚己内酯衍生物和所述生物可降解材料两者中一个含有羟基，另一个含有羧基，使羟基和羧基进行反应步骤包括以下步骤：
将所述聚己内酯衍生物、所述生物可降解材料、催化剂和溶剂混合，加热回流，反应结束后，分离提纯得到所述聚己内酯植入材料；所述催化剂为金属氧化物类催化剂、有机酸类催化剂或有机酸的盐类催化剂。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述缩合剂选自：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑、O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯、O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中的一种或多种；
所述金属氧化物类催化剂选自氧化锡、氧化锌、氧化亚锡和三氧化二锑中的一种或多种；
所述有机酸催化剂选自：甲苯磺酸和乙酸中的一种或多种；
所述有机酸的盐类催化剂选自：乙酸锌、乙酸钠和乙酸镁中的一种或多种。
12.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括对所述聚己内酯植入材料进行多巴胺表面改性的步骤：
将多巴胺溶解在酸性缓冲溶液中；
加入所述聚己内酯植入材料，静置，取出干燥。
13.一种纤维，其特征在于，包括芯层和包裹所述芯层的皮层，所述芯层的材料为权利要求1-3任一项所述的聚己内酯植入材料、或通过权利要求4-12任一项所述的制备方法制备而成的聚己内酯植入材料；所述皮层的材料为生物可降解材料。
14.一种补片，其特征在于，由权利要求13所述的纤维编织而成。
15.权利要求14所述补片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供制备芯层和皮层所需的材料；
将所述芯层的材料和所述皮层的材料分别配制成芯层材料溶液和皮层材料溶液；
将所述芯层材料溶液和所述皮层材料溶液采用静电纺丝的方法进行处理，并干燥，制成具有所述皮层材料包裹所述芯层材料的结构的纤维编织而成的补片。
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