CN113677377B - 用于制备生物相容性聚合物的成套部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于制备固化的生物相容性聚合物材料的成套部件，该成套部件包括至少2个容器，每个容器含有流体组分，所述组分在混合时形成流体可固化生物相容性聚合物组合物，其在固化时形成固化的生物相容有机硅聚合物材料，其中，第一容器包括流体组分A，所述组分A包括：a.在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1(PDMS A1)，b.可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2(PDMS A2)，c.可溶于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的Pt催化剂，d.可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA，e.可选地，每个分子具有2个以上乙烯基团交联剂A3，其中，第二容器包括流体组分B，所述组分B包括：f.可选地，具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1(PDMS B1)，g.可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2(PDMS B2)，h.可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB，i.具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3，其中，相对于组分A+组分B的总重量，FSA和FSB的含量在2‑30wt％之间，其中组分A和组分B在混合时形成组合物，所述组合物在剪切速率为1s‑1时的具有至少为10Pa.s的粘度，在剪切速率为600s‑1时具有低于2.7Pa.s的粘度，并且其中所述组合物的粘度在停止剪切后迅速恢复。

Description

用于制备生物相容性聚合物的成套部件
技术领域
本发明涉及一种用于制备固化的生物相容性聚合物材料的成套部件，通过将该成套部件的组分混合而获得的可固化生物相容性组合物，以及适合在体内用于医学治疗，特别是用于治疗动脉瘤患者的治疗的固化的生物相容性聚合物组合物。
背景技术
几十年来，用可固化聚合物组合物治疗动脉瘤一直是研究和开发的主题。动脉瘤是血管的局部扩张，特别是随着时间推移动脉逐渐扩大。除非动脉瘤得到充分治疗，否则最终可能破裂并对身体造成严重损害，甚至可能导致休克或死亡。主动脉瘤是55岁及以上成年人死亡的一个重要原因。
传统的动脉瘤修复需要一个大手术，在动脉瘤上开一个切口，排出通常包含在里面的凝块，植入人造移植物并用残余的动脉壁包裹移植物。
最近的发展是血管内支架技术，它已成为治疗腹主动脉瘤的常用技术。这种手术不需要全身麻醉且创伤会小一些，只需通过导管将一个自我扩张的支架置入其中一个股动脉以稳定动脉瘤。身体状况较差的患者也能够承受手术，住院时间缩短至1-2天，术后恢复时间大大缩短。
WO95/08289中提出了通过导管系统引入光活化生物聚合物后交联聚合物来修复心血管异常。该公开提到了几个可能适用的聚合物的例子，其中推荐的具有优势的是聚合物不仅具有光活化性，而且具有可生物降解性和可吸收性。
EP-A0667131报道报导了一种将液体材料如药物输送到体内血管的导管系统。例如，所述流体材料是由在离子存在下固化的环氧树脂组成的混合物。
EP-A1435249和NL2015807涉及用于治疗体内血管修复如主动脉瘤修复的生物相容性聚合物组合物，具有令人满意的性能，其中包括固化性能、低毒性、生物相容性和体内持久性。
US2018/0369446描述了一种用于动脉瘤修复的包含钽的成套部件，用于提高硅聚合物组合物的可见度。
本领域已知的生物相容性聚合物组合物，其缺点是粘度较大，限制了通过细导管注射组合物的能力，或者粘度较小，通过细导管注射聚合物(如治疗脑动脉瘤)时，容易在很远的部位栓塞和治愈，导致非目标血管缺血。或者，当粘度降低时，聚合可能过慢，导致未固化的聚合物组合物在人体内渗漏，导致动脉瘤修复失败或手术期间出现其他并发症。
或者，像胶水(粘合剂)之类的解决方案存在不能很好地填充动脉瘤囊或内漏、固化非常快且不受控制等缺点。本发明旨在解决至少一个或多个上述问题。
发明内容
本发明涉及一种适用于制备固化的生物相容性聚合物材料的成套部件，所述成套部件包括至少2个容器，每个容器含有流体组分，所述组分在混合时形成流体可固化生物相容性聚合物组合物，其在固化时形成固化的生物相容有机硅聚合物材料，第一容器包括流体组分A，所述组分A包括：
a)在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1，
b)可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2，
c)可溶于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的Pt催化剂，
d)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA，
e)可选地，每个分子具有2个以上乙烯基团交联剂A3，
其中，第二容器包括流体组分B，所述组分B包括：
f)可选地，具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1，
g)可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2，
h)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB，
i)具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3，
其中，相对于聚二甲基硅氧烷A1和聚二甲基硅氧烷A2的总量，所述聚二甲基硅氧烷A1的量至少为70wt％，
其中(如果存在B1和B2)，相对于聚二甲基硅氧烷B1和聚二甲基硅氧烷B2的总量，所述聚二甲基硅氧烷B1的量至少为70wt％，
其中，相对于组分A的重量，所述交联剂A3的量在0-10wt％之间，
其中，相对于组份A+组份B的总重量，所述FSA和FSB的含量在2-30wt％之间，并且其中，组分A和B混合时形成组合物，所述组合物在1s-1的剪切速率下具有至少为10Pa·s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2.7Pa·s的粘度；其中，当高剪切停止且恢复时间小于60秒时，所述组合物的粘度恢复到至少10Pa·s；其中粘度使用Haake VTiQAir流变仪在37℃下测定。
该成套部件含有A和B两个组分，所述组分形成可固化的生物相容性组合物，其在没有剪切的情况下具有高粘度，在剪切的情况下具有低粘度，便于通过细针给药，该组合物在注射后以高动态屈服应力快速恢复粘度，从而形成聚合物库，但不会发生聚合物组合物泄露。此外，由于组件不具有热敏性，因此可以轻松地使用干热或湿热对成套部件进行消毒。
固化的聚合物具有良好的强度和延伸率，同时仍具有弹性和较低的硬度。
具体实施方式
该成套部件包含A和B两个组分，在使用中混合得到可固化的生物相容性组合物。
该成套部件可简单地通过混合各组分来制备可固化流体聚合物组合物。尽管可以使用另一类型的混合器，但使用静态混合器可以方便地实现。组分A与组分B的体积比通常在1:3-3:1的范围内。优选地，组分A与组分B(在20℃)的体积比在1:2-2:1的范围内，更优选地，在1:1.5-1.5:1的范围内，使得组分A与组分B在实际中易于混合。体积比可以在这些优选范围之外，但考虑到易于使用，这不是优选的。
组分A和组分B均为流体，在1s-1的剪切速率下优选具有10-200Pa.s的粘度，优选地，在600s-1的剪切速率下具有低于2.7Pa.s的粘度，更优选的具有低于2Pa.s的粘度。
流体组分的容器优选为多管注射器(如双管或三管)的一部分，每个管含有一种流体组分。特别是对于这样的成套部件，方便使部件中各组分的体积大约相等。进一步地，根据预期用途，该成套部件还可以包括一个或多个附加项目，特别是选自静态混合器、导管、导管球囊、支架和内移植物中的一个或多个。此外，该试剂盒可提供使用说明。
组分A和B优选不含可溶于水或血液的组分。
在不需要任何组分从该组分中溶解或扩散的情况下，通过混合成套部件的组分得到的聚合物组合物是可固化的。特别地，该成套部件的组分优选不含溶于水和/或水溶性缓冲成分的溶剂，如DMSO，其中甘氨酰甘氨酸和HEPES就是例子。
在固化前，组合物是流体，即它能够流经管腔(通常在被泵送时)将该组合物输送到动脉瘤中。将组分A和组分B混合制成的组合物固化后得到固体材料。
组分A
第一容器包括流体组分A，所述组分A包括：
a)在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1(PDMSA1)，
b)可选地，在25℃时具有1000-20000cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2(PDMSA2)，
c)可溶于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的Pt催化剂，
d)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA，
e)可选地，每个分子具有2个以上乙烯基团的交联剂A3。
PDMS A1为在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1。该二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的具有4000-20000Da的粘均分子量。PDMS A1在1s-1剪切速率时优选具有0.3-1Pa.s的粘度。PDMS A1也可以是聚合物共混物，如具有100cSt粘度的PDMS A1-1与具有500cSt粘度的PDMS A1-2混合。
优选地，两个乙烯基连接到聚合物分子的每个末端，使得聚合物分子以乙烯基开始，聚合物的主链是线性PDMS且聚合物分子以第二个乙烯基为末端。
组分A可以包含在25℃时具有1000-20000cSt的更高粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2(PDMS A2)。优选地，该PDMS A2还具有2个末端乙烯基，连接在PDMS主链的每端。
相对于PDMS A1和PDMSA2的总量，PDMS A1的量至少为70wt％。
组分A可以包含每个分子具有2个以上乙烯基团的交联剂A3。交联剂A3选自官能化分子二氧化硅化合物，如乙烯基Q
Figure BDA0003293593830000061
、P.O.S.S化合物和1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7四甲基环四硅氧烷。
相对于组分A的重量，交联剂A3的量在0-10wt％之间，优选在1-5wt％之间。交联剂A3还可以作为Pt催化剂的抑制剂。这种抑制剂(如1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7四甲基环四硅氧烷)可以在一定时间内停止或延缓Pt的反应，但也可以稳定Pt催化剂，例如在组分A的蒸汽灭菌期间和之后。
组分A包含可溶于聚二甲基硅氧烷的Pt催化剂。合适的催化剂的实例是本领域已知的。一个合适的催化剂例子被称为Karstedt催化剂。已在文献中描述的其他典型的铂基氢化硅烷化催化剂包括美国专利Pat.No.3159601中所述的Ashby催化剂，美国专利Pat.No.3220972所述的Lamoreaux催化剂，和Speier J.L.,Webster J.A.,and BarnesG.H.,J.Am.Chem.Soc.79,974(1957)中所述的Speier催化剂。
合适的Pt催化剂的优选实例是Pt-乙烯基硅氧烷配合物。
铂催化剂的高度优选的例子是铂络合物，特别是选自铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物的铂络合物。固化催化剂的浓度可以根据组成和所需的固化时间容易地确定。特别是使用浓度至少为5ppm(基于生物相容性聚合物组合物的总重量)的铂催化剂已经获得了良好的结果。已经发现对于固化时间特别有利的浓度约为5-500ppm。
组分A可包含经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA。气相二氧化硅FSA的数均粒径通常介于10-100nm，并且其表面用有机试剂部分处理，以提供附着在气相二氧化硅表面的有机基团，其中气相二氧化硅FSA优选含有0.5-5wt％的C，部分覆盖于气相二氧化硅表面。
相对于组分A的总重量所述气相二氧化硅FSA的量优选在2-30wt％之间，更优选在15-25wt％之间。组分A还可包含不同疏水性气相二氧化硅的混合物。
在优选的实施方案中，组分A和/或组分B还包括0.1-5wt％的亲水性气相二氧化硅。亲水性气相二氧化硅优选没有经过有机基团进行表面处理。
加入亲水性气相二氧化硅可有助于在组分A或B或A+B的混合物被剪切显示出低粘度后快速恢复低剪切粘度。因此，当在体内使用时，亲水性气相二氧化硅的加入可以防止A+B混合物的渗漏，从而防止患者出现并发症。
组分B
第二容器包括流体组分B，所述组分B包括：
a)可选地，具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1(PDMSB1)，
b)可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2(PDMS B2)，
c)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB，
d)具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3。
PDMS B1为具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1。该PDMSB1具有4000-20000Da的粘均分子量。PDMS B1在1s-1剪切速率时优选具有0.3-1Pa.s的粘度。
二氢化物取代的PDMS为分子中具有两个氢化硅烷基(Si-H)基团的聚合物。氢化硅烷基是包含硅原子和至少一个与硅原子结合的氢原子的基团。Si-H也称为氢化硅。PDMS B1也可以是聚合物共混物，如具有100cSt粘度的PDMS B1-1与具有500cSt粘度的PDMS B1-2混合。
优选地，两个氢化硅烷基连接到PDMS的每个末端，使得PDMS以氢化硅烷基开始，聚合物的主链是线性PDMS且PDMS以第二个氢化硅烷基为末端。
优选地，PDMS B1作为组分B的一部分存在。
组分B可以包含在25℃时具有1000-20000cSt的更高粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2(PDMS B2)。优选地，该PDMS B2还具有2个末端氢化硅烷基，连接在PDMS主链的每端。
相对于PDMS B1和PDMS B2的总量，PDMS B1的量至少为70wt％。除了PDMS B1之外，还可以存在PDMS B2。在组分B中不存在PDMS B1的情况下，不优选存在PDMS B2。
组分B包含具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3。
在一个实施方案中，组分B仅包含交联剂B3，但不含PDMS B1或PDMS B2。然而，优选地，至少存在PDMS B1并且相对于组分B的重量，交联剂B3的量在1-10wt％之间。
合适的交联剂B3的例子是聚烷基氢硅氧烷聚合物，包括氟化聚烷基氢硅氧烷聚合物。使用聚烷基氢硅氧烷聚合物已经获得了非常好的结果，特别是与硅(预)聚合物的组合。
优选地，作为交联剂B3的聚烷基氢硅氧烷聚合物是烷基氢硅氧烷部分和二烷基硅氧烷部分的共聚物，优选甲基氢硅氧烷部分和二甲基硅氧烷部分的共聚物。
优选地，聚烷基氢硅氧烷聚合物中二烷基硅氧烷部分，特别是二甲基硅氧烷部分和/或烷基氢硅氧烷部分，特别是甲基氢硅氧烷部分的量是1-100，更优选5-20。二烷基硅氧烷-烷基氢硅氧烷共聚物可以是无规、交替或5嵌段共聚物。
交联剂B3的优选实例是聚甲基氢硅烷，例如HMS301(具有25-35mol％Si-H)和HMS082(具有7-9mol％Si-H)。
交联剂B3中的氢化硅烷基团与PDMS B1+PDMS B2中存在的氢化硅烷基的摩尔比优选在1:1和3:1之间。优选地，该摩尔比在1.25:1和2.5:1之间。
来自组分A的PDMS A1+PDMSA2和(任选地)交联剂A3的所有乙烯基与来自PDMS B1+PDMS B2+交联剂B3的所有氢化硅烷基的摩尔比的范围可以在1:1和1:6之间，优选地，该摩尔比的范围在1:2和1:1之间。更优选地，该摩尔比的范围为1:1.5和1:25之间。
组分B可包含经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB。气相二氧化硅FSB的数均粒径通常介于10-100nm，并且其表面用有机试剂部分处理，气相二氧化硅FSB优选含有0.5-5wt％的C，部分覆盖于气相二氧化硅表面。
相对于组分B的总重量其中气相二氧化硅FSB的量在2-30wt％之间，更优选在15至25wt％之间。组分B还可包含疏水性气相二氧化硅的混合物。
组分A或B中的至少一种包含疏水性气相二氧化硅。优选地，组分A和组分B都包含疏水性气相二氧化硅。
相对于组份A+组份B的总重量，FSA和FSB的含量在2-30wt％之间。FSA和FSB的量是FSA(在A组分中)和FSB(在B组分中)的总和。优选地，相对于组份A+组份B的总重量，FSA和FSB的含量在4-20wt％之间。FSA和FSB可以相同或不同。
FSA和FSB是用有机基团进行了表面改性。有机基团的实例为甲基、聚二甲基硅氧烷、二甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、六甲基硅氮烷、二甲基二氯硅烷、四(二甲基硅氧烷)、氨基硅烷、烷基硅烷等。
FSA和FSB的BET比表面积(m2/g)通常介于10-200之间。
FSA和FSB的商业实例为赢创(Evonik)的Aerosil R8200、RY50和R972。
在本发明的一个优选实施例中，PDMS A1和PDMS A2在聚合物链的两端各具有一个末端乙烯基，而PDMS B1和PDMS B2在聚合物链的两端各具有一个末端Si-H基团。
在一个优选的实施例中，PDMS A1+A2、气相二氧化硅FSA和交联剂A3的总量至少为组分A的50wt％，更优选地，至少为组分A的80wt％。
在一个优选的实施例中，PDMS B1+B2、气相二氧化硅FSB和交联剂B3的总量至少为组分B的50wt％，更优选地，至少为组分B的80wt％。
在一个优选的实施例中，各组分A和组分B中溶剂的量相对于组分A和B的重量小于2wt％。
FSA和FSB的存在使得组分A、组分B以及组分A+B的混合物剪切稀化。在低剪切(例如1s-1)下，可获得较高的粘度，从而减少未固化聚合物在体内的流动。但当以600s-1剪切时，黏度下降到小于2.7Pa.s以下，更优选地小于2.0Pa.s。
除了剪切稀化效应外，粘度迅速恢复到10Pa.s以上也很重要，以防止聚合物组合物发生栓塞。
因此，组分A和B混合时形成的可固化的生物相容性聚合物组合物，该组合物在1s-1的剪切速率下具有至少为10Pa·s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2.7Pa·s的粘度，其中，当停止高剪切时且组合物的粘度恢复到至少10Pa.s，恢复时间小于60s，优选小于10s，更优选小于5s。
粘度采用带有CC-insert的Haake VTiQAir流变仪测定的，样品是在37℃条件下用间隙为0.100mm和35mm的2°的锥和板进行的测试。
为了在低剪切下达到所需的高粘度，优选成套部件中至少存在高分子量的PDMSA2或PDMS B2组分。优选地，相对于PDMS A1+PDMS A2+PDMS B1+PDMS B2的数量PDMS A2+PDMS B2的量在10-30wt％之间。
在一个实施例中，组分A和/或组分B包括X射线造影剂。合适的造影剂金属颗粒的实例，例如硫酸钡、铋、碘、钨、钽、金、铂和银颗粒。
优选地，造影剂是生物相容性的。优选地，造影剂包括钽。
在一个优选的实施例中，本发明涉及适用于制备固化的生物相容性聚合物材料的成套部件，该成套部件包括至少2个容器，每个容器含有流体组分，所述组分在混合时形成流体可固化的生物相容性聚合物组合物，其在固化时形成固化的生物相容性有机硅聚合物材料，其中第一容器包括流体组分A，该组分A包括：
a)在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1，
b)可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2，
c)可溶于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的Pt催化剂，
d)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA，
e)可选地，每个分子具有2个以上乙烯基团交联剂A3，
其中，第二容器包括流体组分B，所述组分B包括：
f)可选地，具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1，
g)可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2，
h)可选地，经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB，
i)具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3，
其中，相对于聚二甲基硅氧烷A1+A2+B1+B2的总量，聚二甲基硅氧烷A1+A2的量在70-90wt％之间，
其中，相对于聚二甲基硅氧烷B1和聚二甲基硅氧烷B2的总量，聚二甲基硅氧烷B1的量至少为70wt％，
其中，相对于组分A的重量，交联剂A3的量在0-10wt％之间，
其中，相对于组份A+组份B的总重量，FSA和FSB的含量在2-30wt％之间，并且其中，组分A和B混合时形成组合物，在1s-1的剪切速率下具有至少为10Pa·s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2.7Pa·s的粘度；其中，当高剪切停止且恢复时间小于60秒时，所述组合物的粘度恢复到至少10Pa·s，其中粘度使用Haake VTiQAir流变仪在37℃下测定。
优选地，成套部件中至少存在PDMS A2或PDMS B2，其中，相对于PDMS A1+PDMSA2+PDMS B1+PDMS B2的数量PDMS A2+PDMS B2的数量在10-30wt％之间。
本发明还涉及一种可固化的生物相容性组合物，通过混合组分A和组分B获得。优选地，所述可固化组合物在1s-1的剪切速率下具有至少为10Pa·s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2.7Pa·s的粘度；其中，当高剪切停止且恢复时间小于60秒时，所述组合物的粘度恢复到至少10Pa·s，其中粘度使用Haake VTiQAir流变仪在37℃下测定。
该可固化的生物相容性组合物可用于治疗动脉瘤。
本发明还涉及一种可固化的生物相容性聚合物材料，通过混合上述成套部件的组分A和组分B获得可固化的生物相容性组合物，该组合物在Pt催化剂的影响下固化。
优选地，固化的组合物杨氏模量介于0.3-3MPa之间，优选为0.4-1MPa之间，硬度介于10-44ShA之间，优选为11-25ShA之间。
固化聚合物在断裂时的应变或伸长率在50-600％之间，优选为100-300％之间，断裂时的应力在100-1000kPa之间，优选为200-500kPa之间。
本发明进一步涉及一种可固化有机硅聚合物的组合物，可通过本发明的方法获得。
本发明进一步涉及一种制备固化的生物相容性有机硅聚合物材料的方法，该材料包括根据本发明固化的组合物的X射线造影剂。这种方法也可以在非医疗环境中进行。
本发明进一步涉及一种固化材料，可通过根据本发明制备固化材料的方法获得。
根据本发明的成套部件或可固化聚合物组合物可用于各种目的。
特别地，该部件或可固化聚合物组合物的套件可用于治疗患有血管疾病的患者。
在一个有利的实施例中，血管疾病的治疗涉及人或另一种哺乳动物的治疗，其中使用本发明的部件或可固化聚合物组合物的套件原位形成固化的有机硅聚合物材料的植入物。
在有利的实施例中，本发明的用途包括治疗主动脉瘤，优选腹主动脉瘤、胸主动脉瘤或髂动脉中的动脉瘤。在一个具体实施例中，治疗包括修复内漏，特别是II型或I型内漏。根据本发明，还可以在动脉瘤的治疗中使用该成套部件或可固化聚合物组合物，其中该组合物用于在将内移植物置于动脉瘤中的方法作为动脉瘤的佐剂填充。
除了治疗血管疾病之外，根据本发明的成套部件或可固化聚合物组合物还特别适用于其他预防性治疗。
实施例
流变性
所有样品均使用在配备Peltier温控的Haake VTiQAir流变仪上开发的方案进行测量。样品是在37℃条件下用间隙为0.100mm和35mm的2°的锥和板进行的测试。
粘度是通过在1s-1剪切速率下预剪切25s，然后通过5s的1s-1低剪切速率和5s的600s-1高剪切来确定的。该方案之后通过60s的1s-1低剪切速率，用于恢复测量。
对于固化时间，采用的方案是在1Hz和0.1833rad下持续振荡2400s。
机械测试
采用配备1kN力传感器的Z020型Zwick拉力试验机测定材料的杨氏模量、拉应力和应变等力学性能。样品用iso 527型5A模具切割。试样以5mm/min的速率预拉伸至0.1N，然后以50mm/min的速率拉伸至断裂。
硬度采用肖氏A硬度标尺测量。
样品是通过称量适量的二氧化硅，并在二氧化硅(FSA或FSB)中加入组分A1、A2和A3或B1、B2和B3制成的混合物。使用Polytron PT 10-35GT将混合物在8000RPM下匀浆1min。然后将剩余的组分(催化剂、无线电整流器等)加入到IKAEurostar 100中，在500RPM下搅拌几分钟。
使用Medmix MB 4.2-12-LLM/D静态混合器将组分A和B混合，并浇铸到100×100×4mm(l×b×d)的丙烯酸模具中。该板用于肖氏硬度(shoreA hardness)测试和其他机械测试。
表1显示了在具有不同粘度的PDMS中添加疏水性气相二氧化硅的影响。
表1含和不含20wt％R8200的不同类型PDMS的粘度
Figure BDA0003293593830000141
Figure BDA0003293593830000151
表2显示了在疏水性气相二氧化硅存在下将低分子量PDMS与高分子量PDMS混合的效果。
表2含20wt％R8200的PDMS链混合物的粘度测量
Figure BDA0003293593830000152
表3显示了不同类型气相二氧化硅的加入对PDMS基材增稠效果的影响，以及对粘度及时恢复的影响。
表3气相二氧化硅类型和浓度变化的例子
Figure BDA0003293593830000161
表4显示了具有低分子量PDMS、任选较高分子量PDMS、HMS301作为交联剂和R8200作为气相二氧化硅的固化组合物的流变特性。
Figure BDA0003293593830000171
表5A和B显示了低分子量PDMS基材、不同量的HMS-301或HMS082交联剂、R8200气相二氧化硅的影响及其对粘度、剪切稀化及其固化后流变特性的影响。表5A交联剂类型和浓度的影响(未固化)
Figure BDA0003293593830000172
表5B交联剂类型和浓度的影响(固化)
Figure BDA0003293593830000173
Figure BDA0003293593830000181
表6氢化物或乙烯基三端PDMS链的混合物
Figure BDA0003293593830000182
表6显示了具有不同组分A和B、不同比例和气相二氧化硅的固化成套部件对物理性能的影响。
表7显示了不同成套部件的组成。组分A和B部分的流变特性在表8中公开(固化前)。
表9显示了相同组合物在蒸汽灭菌后的结果和固化后的性能。
表7与无线电整流器的混合物配方
Figure BDA0003293593830000183
Figure BDA0003293593830000191
表8未灭菌混合物与钽的粘度测定结果
Figure BDA0003293593830000192
表9蒸汽灭菌钽混合物的粘度和机械性能结果
Figure BDA0003293593830000193
Figure BDA0003293593830000194
Figure BDA0003293593830000201
表10不同的Karstedt和2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷(MVCS)的比率，随固化时间显示
Figure BDA0003293593830000202
EP1435249(Vesalius)重复实验表明，这些实验没有提供在低剪切下具有高粘度和剪切后快速恢复的组合物。实验总结在下表11中。
表11来自EP1435249(Vesalius)的实例
Figure BDA0003293593830000203

Claims (25)

1.一种适用于制备固化的生物相容性聚合物材料的成套部件，该成套部件包括：
至少2个容器，每个容器含有流体组分，所述组分在混合时形成流体可固化生物相容性聚合物组合物，其在固化时形成固化的生物相容性有机硅聚合物材料，其中，第一容器包括流体组分A，所述组分A包括：
a.在25℃时具有50至600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1(PDMS A1)，
b.可选地，在25℃时具有1000-20000cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A2(PDMS A2)，
c.可溶于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的Pt催化剂，
d.经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSA，
e.可选地，每个分子具有2个以上乙烯基团的交联剂A3，
其中，第二容器包括流体组分B，所述组分B包括：
f.具有50至600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1(PDMS B1)，
g.可选地，在25℃时具有1000至20000cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B2(PDMS B2)，
h.经过部分表面处理的疏水性气相二氧化硅FSB，
i.具有2个以上氢化硅烷基团的交联剂B3，
其中，相对于PDMS A1和PDMS A2的总量，所述聚二甲基硅氧烷A1的量至少为70wt％，
其中，相对于PDMS B1和PDMS B2的总量，所述PDMS B1的量至少为70wt％，
其中，相对于组分A的重量，所述交联剂A3的量在0-10wt％之间，
其中，相对于组份A+组份B的总重量，所述FSA和FSB的含量在2-30wt％之间，
其中，所述组分A与组分B的体积比在1:3-3:1的范围内，
所述组分A和组分B均为流体，在1s-1的剪切速率下具有10-200Pa.s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2Pa.s的粘度，并且其中，组分A和B混合时形成组合物，所述组合物在1s-1的剪切速率下具有至少为10Pa·s的粘度，在600s-1的剪切速率下具有低于2.0Pa·s的粘度，
其中，当高剪切停止且恢复时间小于60秒时，所述组合物的粘度恢复到至少10Pa·s；其中粘度使用Haake VTiQAir流变仪在37℃下测定。
2.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述PDMS A1中优选两个乙烯基连接到聚合物分子的每个末端，使得聚合物分子以乙烯基开始，所述聚合物的主链是线性PDMS，所述聚合物分子以第二个乙烯基为末端，其中，交联剂A3选自官能化分子二氧化硅化合物。
3.根据权利要求2所述的成套部件，其中，所述官能化分子二氧化硅化合物选自乙烯基
Figure FDA0003754192550000021
P.O.S.S化合物和1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7四甲基环四硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述气相二氧化硅FSA和气相二氧化硅FSB的数均粒径介于10-100nm，并且其表面用有机试剂部分处理，以提供附着在气相二氧化硅表面的有机基团，其中所述气相二氧化硅FSA和FSB含有0.5-5wt％的C，部分覆盖于气相二氧化硅表面，其中，相对于组分A的总重量，所述FSA的量在2-30wt％之间；其中，相对于组分B的总重量，所述FSB的量在2-30wt％之间。
5.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述组分A和/或组分B还包括0.1-5wt％的亲水性气相二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述PDMS A1是由粘度为100cSt的第一PDMSA1-1与粘度为500cSt的第二PDMS A1-2在25℃下混合而成的共混物。
7.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述PDMS B1是由粘度为100cSt的第一PDMSB1-1与粘度为500cSt的第二PDMS B1-2在25℃下混合而成的共混物。
8.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述PDMS B1和PDMS B2中的两个氢化硅烷基分别连接到PDMS链的每个末端，
其中，PDMS B1为在25℃时具有50-600cSt的粘度的二氢化物取代的聚二甲基硅氧烷B1，或PDMS B1在1s-1剪切速率时具有0.3-1Pa.s的粘度。
9.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述PDMS A1为在25℃时具有50-600cSt的粘度的二乙烯基取代的聚二甲基硅氧烷A1，或PDMS A1在1s-1剪切速率时具有0.3-1Pa.s的粘度。
10.根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述交联剂B3是聚甲基氢硅烷。
11.根据权利要求10所述的成套部件，其中，聚甲基氢硅烷选自HMS301和HMS082中的至少一种；所述HMS301具有25-35mol％Si-H，所述HMS082具有7-9mol％Si-H。
12.根据权利要求1所述的成套部件，其中，组分A的PDMS A1+PDMS A2和交联剂A3的所有乙烯基与PDMS B1+PDMS B2+交联剂B3的所有氢化硅烷基的摩尔比的范围在1:1和1:6之间。
13.根据权利要求12所述的成套部件，其中，组分A的PDMS A1+PDMS A2和交联剂A3的所有乙烯基与PDMS B1+PDMS B2+交联剂B3的所有氢化硅烷基的摩尔比的范围在1:2和1:1之间。
14.根据权利要求1所述的成套部件，其中，PDMS A1+A2、气相二氧化硅FSA和交联剂A3的总量为组分A的至少50wt％，PDMS B1+B2、气相二氧化硅FSB和交联剂B3的总量为组分B的至少50wt％。
15.根据权利要求14所述的成套部件，其中，PDMS A1+A2、气相二氧化硅FSA和交联剂A3的总量为组分A的至少80wt％，PDMS B1+B2、气相二氧化硅FSB和交联剂B3的总量为组分B的至少80wt％。
16.根据权利要求1所述的成套部件，其中，至少存在高分子量的PDMS A2或PDMS B2组分。
17.根据权利要求1所述的成套部件，其中，相对于PDMS A1+PDMS A2+PDMS B1+PDMS B2的量，PDMS A2+PDMS B2的量在10-30wt％之间。
18.一种可固化有机硅聚合物组合物，通过混合权利要求1～17中任意一项所述的成套部件获得。
19.根据权利要求18所述的可固化有机硅聚合物组合物，其中，所述组合物在1s-1剪切速率时具有至少10Pa.s的粘度，在600s-1剪切速率时具有低于2.7Pa.s的粘度，其中，当停止高剪切时且组合物的粘度恢复到至少10Pa.s，恢复时间小于60s。
20.根据权利要求19所述的可固化有机硅聚合物组合物，其中，当停止高剪切时且组合物的粘度恢复到至少10Pa.s，恢复时间小于10s。
21.根据权利要求20所述的可固化有机硅聚合物组合物，其中，当停止高剪切时且组合物的粘度恢复到至少10Pa.s，恢复时间小于5s。
22.固化的聚合物组合物，其通过固化权利要求18-21任意一项所述的组合物获得，其中，所述固化的组合物杨氏模量介于0.3-3MPa之间，硬度介于10-44ShA之间。
23.根据权利要求22所述的固化的聚合物组合物，其中，所述固化的组合物杨氏模量介于0.4-1MPa之间，硬度介于11-25ShA之间。
24.根据权利要求22或23所述的固化的聚合物组合物，其中，所述固化聚合物在断裂时的应变或伸长率在50-600％之间，断裂时的应力在100-1500kPa之间。
25.根据权利要求24所述的固化的聚合物组合物，其中，所述固化聚合物在断裂时的应变或伸长率在100-300％之间，断裂时的应力在200-1000kPa之间。
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