CN1182216C - 改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物。它是一种含亲水侧基的可交联共聚物，该共聚物包含重量百分比为10～60%的含亲水侧基的聚合单元A，0～60%的含疏水基团的聚合单元B，及10～40%的可交联聚合单元C和10～40%的可交联聚合单元D。该涂层聚合物可采用旋涂、浸涂、喷涂等可工业实现的方式，对具有复杂体型结构的生物医用装置进行涂层修饰；并在30～200℃下使组成C和组成D之间进行化学交联固化，形成稳定的医用聚合物涂层，改善生物医用装置的表面亲水性、润滑性、抗凝血性和生物相容性。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物。
背景技术
随着现代医学的飞速发展，各种医疗装置广泛地应用各种医疗手段中。各类聚合物医用导管(Catheter)、手术导引线(Guidewires)、金属支架(Stents)和其他非侵入装置的使用极大地丰富了现代医学诊疗手段。然而，现有的装置在临床应用中，依然不同程度地存在感染、凝血和术后组织增生等问题。这些非生物相容性反应直接来源于医用装置表面和生体组分的不可控的相互作用。通过对生物医用装置的表面修饰，在保持原有性能的条件下，改善生物医用装置生物相容性成为现代医疗装置应用中的重要问题。
目前的研究应用中，人们采用包括表面化学接枝、表面光化学接枝等多种表面技术，对材料表面进行了修饰，通过调节材料的表面电荷、亲疏水性、负载各种药物和生物分子，改善材料的抗凝血、抗感染性，取得了较好的成果。然而，由于这些表面修饰手段普遍存在着溶剂毒性、工艺过程复杂、可调节能力差等弱点，不仅大大限制了材料表面的可设计性，而且无法实现对具有复杂几何外形的医用装置的修饰，导致目前的表面修饰方法多停留在对“材料”的表面修饰，无法形成面对“装置”的生物相容性修饰手段，不能满足医用装置飞速发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种可应用于具有复杂几何外形的医用装置表面，并显著改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物。
一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物是一种含亲水侧基的可交联共聚物，该共聚物包含重量百分比为10～60％的含亲水侧基的聚合单元A，0～60％的含疏水基团的聚合单元B，及10～40％的可交联聚合单元C和10～40％的可交联聚合单元D，所说的含亲水侧基的聚合单元A为甲基丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或甲基丙烯酸磷酸胆碱酯，或丙烯酸磷酸胆碱酯，疏水基团聚合单元B为甲基丙烯酸烷基酯，CH2＝C(CH3)COO-CH2(CH2)nCH3，其中n＝0～16，可交联聚合单元C为甲基丙烯酸羟丙酯；可交联聚合单元D为甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯。可交联的聚合物单元的固化温度为30～200℃，固化时间为1～48小时。
另一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物具有重量百分比为1～20％含亲水侧基的可交联共聚物，0.1～30％聚氨酯或涤纶，50～98.9％的甲醇或乙醇或四氢呋喃或氯甲烷；该含亲水侧基的可交联共聚物包含重量百分比为10～60％的含亲水侧基的聚合单元A，0～60％的含疏水基团的聚合单元B，及10～40％的可交联聚合单元C和10～40％的可交联聚合单元D，所说的含亲水侧基的聚合单元A为甲基丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或甲基丙烯酸磷酸胆碱酯；或丙烯酸磷酸胆碱酯，疏水基团聚合单元B为甲基丙烯酸烷基酯，CH2＝C(CH3)COO-CH2(CH2)nCH3，其中n＝0～16，可交联聚合单元C为甲基丙烯酸羟丙酯，可交联聚合单元D为甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯。可交联的聚合物单元的固化温度为30～200℃，固化时间为1～48小时。
本发明的优点是：
1、涂层材料具有良好的生物相容性；
2、涂层材料化学结构稳定，能适应人体的内环境；
3、涂层溶液配制简便，可采用旋涂、浸涂、喷涂等可工业实现的方式，对具有复杂体型结构的生物医用装置进行涂层修饰；
4、利用单体C和单体D上的官能团进行交联，形成互穿网络结构，使得涂层具有优异的物理机械性能；
5、涂层在人体环境下以水凝胶的形式存在，这种性质使生物材料表面变滑，减少材料表面和粘膜组织之间的摩接阻力。
具体实施方式
本发明采用自由基聚合设计、合成一种含亲水侧基的可交联共聚物，该共聚物包含重量百分比为10～60％的含亲水侧基的聚合单元(A)，0～60％的含疏水基团的聚合单元(B)，及10～40％的可交联聚合单元(C)和10～40％的可交联聚合单元(D)。含亲水侧基的聚合单元可保证涂层聚合物具有良好的生物相容性；含疏水基团的聚合单元保证聚合物的水稳定性；可交联聚合单元保证涂层具有优异的物理机械性能。其中含亲水侧基的聚合单元A为甲基丙烯酸聚氧乙烯酯(MPEO1)，CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200；或丙烯酸聚氧乙烯酯(MPEO2)，CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或甲基丙烯酸磷酸胆碱酯(MPC1)，CH2＝C(CH3)COO-CH2CH2OOPOOCH2CH2N(CH3)3；或丙烯酸磷酸胆碱酯(MPC2)，CH2＝CHCOO-CH2CH2OOPOOCH2CH2N(CH3)3。可交联的聚合单元C为甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)(CH2＝C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH3)，可交联的聚合单元D为甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯(TSMA)，(CH2＝C(CH3)COO-CH2CH2CH2Si(OCH3)3)。疏水基团的聚合单元B为甲基丙烯酸烷基酯(AMA)，(CH2＝C(CH3)COO-CH2(CH2)nCH3)，其中n＝0～16。该涂层聚合物可采用旋涂、浸涂、喷涂等可工业实现的方式，对具有复杂体型结构的生物医用装置进行涂层修饰；并在30～200℃下进行化学交联固化，形成稳定的医用聚合物涂层，改善生物医用装置的表面亲水性、润滑性、抗凝血性和生物相容性。
本发明同时采用上述可交联共聚物和医用聚合物共混，获得了另一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物，它包含重量百分比为1～20％上述可交联共聚物，加入0.1～30％的聚氨酯或涤纶，所用溶剂为甲醇或乙醇或四氢呋喃或三氯甲烷。采用旋涂、浸涂、喷涂等可工业实现的方式，对具有复杂体型结构的生物医用装置进行涂层修饰。并在30～200℃下化学交联固化，固化时间为1～48小时，形成医用聚合物涂层，改善生物医用装置的表面亲水性、润滑性、抗凝血性和生物相容性。
实施例1：
将0.5gMPC1、0.939g甲基丙烯酸丁脂(BMA)、0.212mlHPMA、0.06mlTSMA溶于27ml无水乙醇中；0.0017gAIBN溶于3ml四氢呋喃中；所得溶液转移至60ml的聚合管中，然后用液氮冷冻，以用酒精喷灯进行封管，将聚合管置于60℃的恒温摇床中，反应20h；反应结束后的溶液用旋转蒸发仪浓缩，除去大部分部分溶剂后，加入大量的冷冻无水乙醚沉析，用沙芯漏斗抽滤得到白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量26％MPC1，52％BMA，11％HPMA，11％TSMA。
实施例2
操作同实施例1，原料投料量改为0.5gMPC2、0.918g甲基丙烯酸丁脂十八脂(SMA)、0.212mlHPMA、0.074ml TSMA，所得白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量为24％MPC2，54％SMA，12％HPMA，10％TSMA。
实施例3
操作同实施例1，原料投料量改为0.92gMPC1、0.5gSMA、0.212mlHPMA、0.074ml TSMA，所得白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量为53％MPC1，27％SMA，10％HPMA，10％TSMA。
实施例4
操作同实施例1，原料投料量改为0.22g MPEO1(CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝10)、0.30g丙烯酸丁脂十二脂(DA)、0.5mlHPMA、0.5 TSMA，所得白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量为14.6％MPEO1，19.7％DA，32.8％HPMA，32.9％TSMA。
实施例5
操作同实施例1，原料投料量改为0.6gMPEO2(CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝200。)、0.30g甲基丙烯酸乙脂(EMA)、0.mlHPMA、0.074ml TSMA，所得白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量为33.8％MPEO2，26.1％EMA，21.1％HPMA，19.0％TSMA。
实施例6
操作同实施例1，原料投料量改为0.5gMPEO2(CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝370)、0.918gSMA、0.212mlHPMA、0.074ml TSMA，所得白色粉末状的产物，在30℃下抽真空干燥。所得固体用红外光谱和氢核磁共振确定其结构，其中重量百分比含量为24％MPEO2，54％SMA，12％HPMA，10％TSMA。
实施例7
配置含有重量百分比为18％应用实施例1中制备的聚合物，所用溶剂为四氢呋喃。采用旋涂对聚氨酯进行涂层修饰。并在200℃下化学交联固化，固化时间为4小时，形成医用聚合物涂层。体外全血实验显示，无血栓形成，血小板粘附实验表明血小板粘附数量低于0.64×103个/cm2。
实施例8
配置含有重量百分比为5％应用实施例2中制备的聚合物，所用溶剂为乙醇。采用浸涂对医用聚氨酯进行涂层修饰。并在150℃下化学交联固化，固化时间为10小时，形成医用聚合物涂层。体外全血实验显示，无血栓形成，血小板粘附实验表明血小板粘附数量低于0.53×103个/cm2。
实施例9
配置含有重量百分比为10％应用实施例1中制备的聚合物，所用溶剂为四氢呋喃，加入12％的聚氨酯。采用浸涂对316L不锈钢进行涂层修饰。并在60℃下化学交联固化，固化时间为48小时，形成医用聚合物涂层。体外全血实验显示，无血栓形成，血小板粘附实验表明血小板粘附数量低于0.62×103个/cm2。
实施例10
配置含有重量百分比为3％应用实施例4中制备的聚合物，所用溶剂为四氢呋喃，加入26％的涤纶。采用旋涂可工业实现的方式，对316L医用不锈钢进行涂层修饰。并在30～200℃下化学交联固化，固化时间为1～48小时，形成医用聚合物涂层。体外全血实验显示，无血栓形成，血小板粘附实验表明血小板粘附数量低于0.72×103个/cm2。
实施例11
配置含有重量百分比为1％应用实施例6中制备的聚合物，所用溶剂四氢呋喃，加入3％的聚氨酯。采用喷涂对激光雕刻316L不锈钢冠脉支架进行涂层修饰。并在80℃下化学交联固化30小时，形成医用聚合物涂层。体外全血实验显示，无血栓形成，血小板粘附实验表明血小板粘附数量低于1.03×103个/cm2。
Claims (4)
1.一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物，其特征在于它是一种含亲水侧基的可交联共聚物，该共聚物包含重量百分比为10～60％的含亲水侧基的聚合单元A，0～60％的含疏水基团的聚合单元B，及10～40％的可交联聚合单元C和10～40％的可交联聚合单元D，所说的含亲水侧基的聚合单元A为甲基丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或甲基丙烯酸磷酸胆碱酯，或丙烯酸磷酸胆碱酯，疏水基团聚合单元B为甲基丙烯酸烷基酯，CH2＝C(CH3)COO-CH2(CH2)nCH3，其中n＝0～16，可交联聚合单元C为甲基丙烯酸羟丙酯；可交联聚合单元D为甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯。
2.根据权利要求1所述一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物，其特征在于可交联的聚合物单元的固化温度为30～200℃，固化时间为1～48小时。
3.一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物，其特征在于它具有重量百分比为1～20％含亲水侧基的可交联共聚物，0.1～30％聚氨酯或涤纶，50～98.9％的甲醇或乙醇或四氢呋喃或氯甲烷，该含亲水侧基的可交联共聚物包含重量百分比为10～60％的含亲水侧基的聚合单元A，0～60％的含疏水基团的聚合单元B，及10～40％的可交联聚合单元C和10～40％的可交联聚合单元D，所说的含亲水侧基的聚合单元A为甲基丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝C(CH3)COO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或丙烯酸聚氧乙烯酯，CH2＝CHCOO-[CH2CH2O]n-OH，其中n＝6～200，或甲基丙烯酸磷酸胆碱酯；或丙烯酸磷酸胆碱酯，疏水基团聚合单元B为甲基丙烯酸烷基酯，CH2＝C(CH3)COO-CH2(CH2)nCH3，其中n＝0～16，可交联聚合单元C为甲基丙烯酸羟丙酯，可交联聚合单元D为甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯。
4.根据权利要求3所述一种改善生物医用装置生物相容性的医用涂层材料组合物，其特征在于可交联的聚合物单元的固化温度为30～200℃，固化时间为1～48小时。
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