CZ20003071A3 - Polymers exhibiting non-destructible memory - Google Patents

Polymers exhibiting non-destructible memory Download PDF

Info

Publication number
CZ20003071A3
CZ20003071A3 CZ20003071A CZ20003071A CZ20003071A3 CZ 20003071 A3 CZ20003071 A3 CZ 20003071A3 CZ 20003071 A CZ20003071 A CZ 20003071A CZ 20003071 A CZ20003071 A CZ 20003071A CZ 20003071 A3 CZ20003071 A3 CZ 20003071A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
segment
stable
shape
segments
composition
Prior art date
Application number
CZ20003071A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Robert S. Langer
Andreas Lendlein
Original Assignee
Mnemoscience Gmbh
Robert S. Langer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mnemoscience Gmbh, Robert S. Langer filed Critical Mnemoscience Gmbh
Priority to CZ20003071A priority Critical patent/CZ20003071A3/en
Publication of CZ20003071A3 publication Critical patent/CZ20003071A3/en

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Směsi polymerů s tvarovou pamětí mající v paměti alespoň dva tvary obsahují: a) alespoň jeden stabilní segment s teplotou tání nebo skelnou přechodovou teplotou tání nebo skelnou přechodovou teplotou Ttrans 40 až 270 °C, b) první přizpůsobivý segment, vázaný alespoň na jeden stabilní segment, s teplotou Ttrans alespoň o 10 °C nižší než u stabilního segmentu, c) druhý přizpůsobivý segment, vázaný alespoň najeden stabilní segment nebo první přizpůsobivý segment s teplotou Ttrans alespoň o 10 °C než Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu, přičemž polymer s tvarovou pamětí je vybrán ze skupiny obsahující roubované polymery, lineární polymery a dendrimerní polymery, např. polyetherestery, polyestery, polyamidy, polyesteramidy, polyurethany, polysacharidy, a molekulová hmotnost alespoň jednoho ze segmentů je 500 až 10000. Při způsobu tvarování předmětů se předmět formuje do daného tvaru při teplotě nad Ttrans přizpůsobivého segmentu a pod T,rans stabilního segmentu a ochladí se na teplotu pod Ttrans přizpůsobivého segmentu, pokud se předmět následně formuje do druhého tvaru, lze ho vrátit do jeho původního tvarujeho zahřátím nad T,rans stabilního segmentu.Mixed memory-memory polymer blends having at least one memory memory; the two shapes include: a) at least one stable segment s melting point or glass transition melting point or glass transition temperature Ttrans 40 to 270 ° C, b) first adaptive segment bound to at least one stable segment, with Ttrans at least 10 ° C lower than u a stable segment, c) a second flexible segment bound at least one stable segment or a first flexible segment Ttrans at least 10 ° C than Ttrans first adaptive segment, wherein the shape memory polymer is selected from the group consisting of graft polymers, linear polymers and dendrimeric polymers, e.g., polyether esters, polyesters, polyamides, polyesteramides, polyurethanes, polysaccharides, and the molecular weight of at least one of of segments is 500 to 10000. In the method of shaping the articles, the the object forms into a given shape at a temperature above Ttrans adaptive segment and below T segment of stable segment a Cool to below Ttrans Adaptive Segment Temperature if the article is subsequently formed into a second shape, it can be return to its original shape by warming it over T, rans stable segment.

Description

Polymery s tvarovou pamětíPolymers with shape memory

Oblast techniky:Technical field:

Vynález se týká polymerů s tvarovou pamětíThe present invention relates to shape memory polymers

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Tato přihláška je obecně z oblasti polymerů s tvarovou pamětí a zvláště polymerů s tvarovou pamětí majících zlepšené charakteristiky a v paměti více než jeden tvar.This application is generally in the field of shape memory polymers and in particular shape memory polymers having improved characteristics and more than one shape in memory.

Tvarová paměť je schopnost materiálu zapamatovat si původní tvar i po mechanické deformaci (obrázek 1), který je „one-way“ ovlivněním, nebo ochlazením či zahřátím (obrázek 2), což je „two-way“ ovlivnění. Tento jev je založen na strukturní transformaci fází.Shape memory is the ability of a material to remember the original shape even after mechanical deformation (Figure 1), which is a "one-way" effect, or cooling or heating (Figure 2), which is a "two-way" effect. This phenomenon is based on structural phase transformation.

Prvními známými látkami majícími tyto vlastnosti byly kovové slitiny s tvarovou pamětí (SMA), mezi něž patřily slitiny TiNi (Nitinol), CuZnAl a FeNiAI. Strukturní transformace fází těchto materiálů je známá jako martenzitická transformace. Tyto materiály byly navrhovány pro různé účely, včetně cévních stentů, lékařských katetrů, zubařských drátů, tlumičů vibrací, potrubních spojů, elektrických konektorů, termostatů, ovladačů, brýlových obrub a podprsenkových výztuží. Tyto materiály nebyly dosud siřeji využívány částečně proto, že jsou relativně drahé. Vědci činorodě vyvíjejí polymery s tvarovou pamětí (SMP) jako náhrady nebo rozšiřování využití SMA částečně proto, že polymery jsou lehčí, mají vyšší schopnost návratu do původního tvaru, snadno se s nimi manipuluje a v porovnání se SMA jsou ekonomičtější. V literatuře jsou SMP obecně charakterizovány jako fázově oddělené lineární blokové kopolymery mající stabilní [hard] segment (úsek) a přizpůsobivý [soft] segment. Stabilní segment je typicky krystalický s definovaným bodem tání a přizpůsobivý segment je typicky amorfní s definovanou skelnou přechodovou teplotou. V některých případech je stabilní segment amorfní a má spíše skelnou přechodovou teplotu než bod tání. V jiných případech je přizpůsobivý segment krystalický a má spíše bod tání než skelnou ····· · · · ·· ·· • · · ···· ···· • ··· φ · ···· • ·· · ······ • · ·· ···· ······ ······· ·· ·· *»The first known materials having these properties were shape memory metal alloys (SMA), which included TiNi (Nitinol), CuZnAl and FeNiAl. The structural phase transformation of these materials is known as martensitic transformation. These materials have been designed for a variety of purposes, including vascular stents, medical catheters, dental wires, vibration dampers, pipe connections, electrical connectors, thermostats, controls, spectacle frames, and bra reinforcements. These materials have not been used more widely so far because they are relatively expensive. Scientists are actively developing shape memory polymers (SMPs) as replacements or expanding the use of SMA partly because polymers are lighter, have a greater ability to return to their original shape, are easy to handle and more economical than SMAs. In the literature, SMPs are generally characterized as phase-separated linear block copolymers having a stable segment and a soft segment. The stable segment is typically crystalline with a defined melting point, and the adaptable segment is typically amorphous with a defined glass transition temperature. In some cases, the stable segment is amorphous and has a glass transition temperature rather than a melting point. In other cases, the adaptable segment is crystalline and has a melting point rather than a glassy one. · ···································································

- 2 přechodovou teplotu. Bod tání nebo skelná přechodová teplota přizpůsobivého segmentu je podstatně nižší než bod tání nebo skelná přechodová teplota stabilního segmentu.- 2 transition temperature. The melting point or glass transition temperature of the adaptive segment is substantially lower than the melting point or glass transition temperature of the stable segment.

Pokud se SMP zahřívá nad teplotu tání nebo skelnou přechodovou teplotu stabilního segmentu, lze materiál tvarovat. Tento (původní) tvar je možno vložit do paměti materiálu ochlazením SMP pod bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu stabilního segmentu. Pokud se vytvarovaný SMP ochladí pod bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu přizpůsobivého segmentu při deformaci tvaru, tento (dočasný) tvar se zafixuje. Do původního tvaru se navrátí zahřátím materiálu nad bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu přizpůsobivého segmentu, avšak pod bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu stabilního segmentu. Při jiném způsobu uchování přechodného tvaru se materiál deformuje při teplotě nižší než je bod tání nebo skelná přechodová teplota přizpůsobivého segmentu, což má za následek napětí a pnutí, které je přizpůsobivým segmentem absorbováno. Pokud se materiál zahřeje nad bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu přizpůsobivého segmentu, avšak pod bod tání (nebo skelnou přechodovou teplotu) stabilního segmentu, napětí a pnutí se uvolní a materiál se vrátí do původního tvaru. Návrat do původního stavu, který je způsoben zvýšením teploty se nazývá ovlivnění tepelné tvarové paměti. Vlastnosti, které popisují schopnost tvarové paměti materiálu jsou obnova tvaru do původního stavu a tvarová stabilita dočasného tvaru.If the SMP is heated above the melting point or glass transition temperature of the stable segment, the material can be shaped. This (original) shape can be inserted into the memory of the material by cooling the SMP below the melting point or glass transition temperature of the stable segment. If the shaped SMP cools below the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment when the shape is deformed, this (temporary) shape is fixed. They return to the original shape by heating the material above the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment, but below the melting point or glass transition temperature of the stable segment. In another method of maintaining the transition shape, the material deforms at a temperature lower than the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment, resulting in the stress and strain absorbed by the adaptive segments. If the material is heated above the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment but below the melting point (or glass transition temperature) of the stable segment, the stress and strain are released and the material returns to its original shape. The return to the original state, which is caused by the temperature increase, is called influencing the thermal shape memory. Properties that describe the shape memory capability of the material are the restoration of the shape to its original state and the shape stability of the temporary shape.

Jako reakce na vnější změny teploty a napětí se značně mění i mnoho jiných fyzikálních vlastností SMP než je schopnost zapamatovat si tvar, a to zvláště při bodu tání nebo skelné přechodové teplotě přizpůsobivého segmentu. Mezi tyto vlastnosti patří modul pružnosti, tvrdost, pružnost, pronikání par, tlumení, refrakční index a dielektrická konstanta. Modul pružnosti (poměr pnutí v tělese vzhledem k odpovídajícímu napětí) SMP se může při zahřívání nad bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu přizpůsobivého segmentu měnit až 200 násobně. Tvrdost materiálu se také dramaticky mění, pokud je přizpůsobivý segment nad nebo při bodu tání nebo skelné přechodové teplotě. Pokud se materiál zahřívá na teplotu nad bod tání nebo skelnou přechodovou teplotu přizpůsobivého segmentu, může být útlumová schopnost proti běžnému gumovému výrobku vyšší až pětinásobně.In response to external changes in temperature and stress, many other physical properties of SMPs other than the ability to remember the shape vary considerably, especially at the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment. These properties include the modulus of elasticity, hardness, elasticity, vapor penetration, damping, refractive index and dielectric constant. The modulus of elasticity (the stress ratio in the body relative to the corresponding stress) The SMP can change up to 200 times when heated above the melting point or the glass transition temperature of the adaptive segment. The hardness of the material also varies dramatically when the conformable segment is above or at the melting point or glass transition temperature. When the material is heated to a temperature above the melting point or glass transition temperature of the adaptive segment, the attenuation capability of a conventional rubber product may be up to five times higher.

• ·• ·

- 3 Materiál se může rychle vracet do svého původního odlitého tvaru po mnoha tepelných cyklech a může se zahřívat nad bod tání stabilního segmentu a přetvařovat a ochladit k zafixování nového původního tvaru.The material can quickly return to its original cast shape after many thermal cycles and can be heated above the melting point of the stable segment and reshaped and cooled to fix the new original shape.

U polymerů je možné ovlivňování tvarové paměti (např. teplem smršťovací fólie). To však není hlavní specifickou vlastností, ale vychází ze struktury polymeru a jeho morfologie. Účinek přetrvává u mnoha polymerů, které se mohou značně lišit ve svém chemickém složení. V literatuře však bylo popsáno pouze několik polymerních systémů s tvarovou pamětí (Kim, et al., „Polyurethanes having shape memory effect“, Polymer, 37, (26), 5781 - 93, (1996); Li, et al., „Crystallinity and morphology of segmented polyurethanes with different soft-segment length“, J. Applied Polymer, 62, 631 - 38, (1996); Takahashi, et al., „Structure and properties of shape-memory polyurethane block copolymers“, J. Applied Polymer Science, 60, 1061 - 69, (1996); Tobushi, H., et al., „Thermomechanical properties of shape memory polymers of polyurethane series and their applications“, J. Physique IV (Colloque C1), 6, 377 - 84, (1996)).For polymers, it is possible to influence shape memory (eg by heat shrinking foil). However, this is not a major specific feature, but is based on the polymer structure and its morphology. The effect persists for many polymers, which may vary widely in their chemical composition. However, only a few shape memory polymer systems have been described in the literature (Kim, et al., "Polyurethanes having shape memory effect", Polymer, 37, (26), 5781-93, (1996); Li, et al., " Crystallinity and morphology of segmented polyurethanes with different soft-segment lengths, J. Applied Polymer, 62, 631-38, (1996); Takahashi, et al., "Structure and properties of shape-memory polyurethane block copolymers", J. Applied Polymer Science, 60, 1061-69, (1996); Tobushi, H., et al., "Thermomechanical properties of shape memory polymers of polyurethane series and their applications", J. Physique IV (Colloque C1), 6, 377 84 (1996)).

Mezi příklady polymerů užívaných k přípravě stabilních a přizpůsobivých segmentů SMP patří různé polyethery, polyakryláty, polyamidy, polysiloxany, polyurethany, polyetheramidy, polyurethan-močovinové kopolymery, polyetherestery a urethan-butadienové kopolymery. Viz například US patent č. 5,506,300 udělený Wardovi, et al.; US patent č. 5,145,935 udělený Hayashimu; US patent č. 5,665,822 udělený Bitlerovi, et al.; a Gorgen: „Application of Shape Memory Polyurethanes“, Proceedings of the First International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, SMST International Committee, str. 115 - 19, (1994). Vyvinuté SMP, většinou omezený na schopnost podržet v paměti přechodně pouze jeden tvar. Přínosem by bylo zajistit SMP schopné vytvořit předměty schopné udržet v paměti více než jeden tvar.Examples of polymers used to prepare stable and adaptable segments of SMPs include various polyethers, polyacrylates, polyamides, polysiloxanes, polyurethanes, polyetheramides, polyurethane-urea copolymers, polyether esters, and urethane-butadiene copolymers. See, for example, U.S. Patent No. 5,506,300 to Ward, et al .; U.S. Patent No. 5,145,935 to Hayashi; U.S. Patent No. 5,665,822 to Bitler, et al .; and Gorgen: "Application of Shape Memory Polyurethanes", Proceedings of the First International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, SMST International Committee, pp. 115-19, (1994). Developed SMPs, mostly limited to the ability to temporarily hold only one shape in memory. The benefit would be to provide an SMP capable of creating objects capable of retaining more than one shape in memory.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem předloženého vynálezu je tedy zajištění SMP, které jsou schopny • · • · • ·It is therefore an object of the present invention to provide SMPs capable of:

• ·• ·

- 4 vytvořit předměty, které mohou udržet v paměti více než jeden tvar.- 4 create objects that can retain more than one shape in memory.

Dalším předmětem předloženého vynálezu je zajištění SMP o fyzikálních a chemických vlastnostech a chemické struktuře odlišné od běžných SMP .It is another object of the present invention to provide SMPs with physical and chemical properties and chemical structure different from conventional SMPs.

Ještě dalším předmětem předloženého vynálezu je zajištění SMP s tvarovou pamětí, která se vyvolá i jiným podnětem než je teplota.Yet another object of the present invention is to provide a shape memory SMP that is triggered by a stimulus other than temperature.

Shrnutí vynálezuSummary of the invention

Zde je popsáno složení směsí, z nich vyráběné výrobky a způsoby jejich přípravy a využívání. Řešení, kterému se dává přednost má taková složení směsí polymerů s tvarovou pamětí, která mohou v paměti podržet více než jeden tvar. Může být například složen ze stabilního segmentu a alespoň dvou přizpůsobivých segmentů. Ttrans stabilního segmentu je alespoň o 10 °C, lépe o 20 °C vyšší než Kans jednoho z přizpůsobivých segmentů a Ttrans každého následujícího přizpůsobivého segmentu alespoň o 10 °C, lépe o 20 °C nižší než Ttrans předchozího přizpůsobivého segmentu. Víceblokový kopolymer se stabilním segmentem s relativně vysokou Ttrans a přizpůsobivý segment s relativně nízkou Kans lze mísit nebo míchat s druhým víceblokovým kopolymerem se stabilním segmentem s relativně nízkou Ttrans a stejným přizpůsobivým segmentem jako u prvního víceblokového kopolymeru. Pokud jsou přizpůsobivé segmenty v obou víceblokových kopolymerech identické, jsou při roztavení přizpůsobivých segmentů polymery navzájem mísitelné. Výsledná směs má tři přechodové teploty: jednu pro první stabilní segment, jednu pro druhý stabilní segment a jednu pro přizpůsobivý segment. Tím jsou tyto materiály schopné zapamatovat si dva tvary.Here is described the composition of mixtures, products made from them and methods of their preparation and use. The preferred solution has compositions of shape memory polymer blends that can retain more than one shape in memory. For example, it may be composed of a stable segment and at least two adaptable segments. Tt ra ns of the stable segment is at least 10 ° C, preferably 20 ° C higher than Kans of one of the adaptive segments and Tt ra ns of each subsequent adaptive segment is at least 10 ° C, more preferably 20 ° C lower than Ttrans of the previous adaptive segment. The relatively high Tt wound multiblock copolymer with the relatively low Kans conformable segment can be blended or blended with the second relatively low Tt wound multiblock copolymer with the same adaptive segment as the first multiblock copolymer. If the matched segments in the two multiblock copolymers are identical, the polymers are miscible when the matched segments are melted. The resulting mixture has three transition temperatures: one for the first stable segment, one for the second stable segment, and one for the adaptive segment. Thus, these materials are able to remember two shapes.

K vytváření stabilních a přizpůsobivých segmentů lze používat jakékoliv polymery, které jsou krystalické nebo amorfní, a které mají Ttrans v oblasti zde definované. Bod tání nebo skelná přechodová teplota (dále jen Ttrans) stabilního segmentu je alespoň o 10 °C, lépe o 20 °C vyšší než Ttrans přizpůsobivého segmentu. Ttrans stabilního segmentu je přednostně mezi -30 a 270 °C a lépe mezi 30 a 150 °C. Hmotnostní poměr stabilního segmentu ku přizpůsobivému segmentu je přibližně v poměru mezi 5 : 95 a 95 : 5, přednostně mezi 20 : 80 a 80 : 20.Any polymers that are crystalline or amorphous and have T wounds in the regions defined herein can be used to form stable and conformable segments. The melting point or glass transition temperature (hereinafter referred to as T tra ns) of the stable segment is at least 10 ° C, preferably 20 ° C higher than the T tra ns of the adaptive segment. The stable segment titre is preferably between -30 and 270 ° C, and more preferably between 30 and 150 ° C. The weight ratio of the stable segment to the adaptable segment is approximately in the ratio between 5: 95 and 95: 5, preferably between 20: 80 and 80: 20.

• · • 99

- 5 Polymery s tvarovou pamětí v některých případech mají alespoň jedno fyzikální zesítění (fyzikální interakce stabilního segmentu) nebo obsahují namísto stabilního segmentu kovalentní zesítění. Polymery s tvarovou pamětí mohou také pronikat dovnitř mřížky nebo částečně pronikat dovnitř mřížky. Vedle změn stavu z pevného skupenství do kapalného skupenství (bod tání nebo skelná přechodová teplota) mohou navíc jak stabilní, tak přizpůsobivé segmenty procházet přechody z jednoho pevného stavu do druhého pevného stavu a procházet iontovými interakcemi vyžadující však polyelektrolytické segmenty nebo supramolekulárním ovlivněním prostřednictvím vysoce organizovaných vodíkových můstků.The shape memory polymers in some cases have at least one physical cross-linking (physical interaction of a stable segment) or contain covalent cross-linking instead of a stable segment. The shape memory polymers may also penetrate inside the grid or partially penetrate inside the grid. In addition to solid state to liquid state changes (melting point or glass transition temperature), in addition, both stable and adaptable segments can pass from one solid state to another solid state and undergo ionic interactions requiring polyelectrolytic segments or supramolecular interference through highly organized hydrogen bridges.

Předměty mohou být připravovány ze směsí polymerů s tvarovou pamětí například vstřikovacím litím, nadouváním, extruzí a laserovým nanášením. Při přípravě předmětů majících v paměti tvar lze předměty vytvarovat při teplotě nad Ttrans stabilního segmentu a ochladit je pod teplotu Ttrans přizpůsobivého segmentu. Pokud se předmět následně tvaruje do druhého tvaru, lze ho vrátit do jeho původního tvaru zahřátím nad Ttrans přizpůsobivého segmentu a pod Ttrans stabilního segmentu.The articles can be prepared from blends of shape memory polymers, for example, by injection molding, blowing, extrusion, and laser deposition. In the preparation of objects having the shape memory of articles can be shaped at a temperature above the T trans of the hard segment TR and is cooled below a temperature Tt wounds of the soft segment. If the object subsequently is formed into a second shape, it can return to its original shape by heating above T tra ns soft segment and below the Tm of the hard segment ra ns.

Předměty se dvěma nebo více tvary v paměti mohou být připraveny tvářením polymerní směsi se stabilním segmentem, prvním přizpůsobivým segmentem a druhým přizpůsobivým segmentem, kde první přizpůsobivý segment má Ttrans alespoň 10 °C pod stabilním segmentem a alespoň 10 °C nad druhým přizpůsobivým segmentem. Po vytvarování směsi při teplotě nad Ttrans stabilního segmentu se může ochladit na teplotu pod teplotou Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu a nad teplotou druhého přizpůsobivého segmentu a tvarovat do druhého tvaru. Směs může být tvarována do třetího tvaru po tom, co se ochladí pod Ttrans druhého přizpůsobivého segmentu. K návratu směsi do druhého tvaru lze směs zahřívat nad Ttrans druhého přizpůsobivého segmentu. K návratu do prvního tvaru se může směs zahřívat nad Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu. Směs lze také zahřívat nad Ttrans stabilního segmentu, kde směs ztrácí paměť prvního a druhého tvaru a lze ji přeformovat za použití způsobu popsaného výše. Termosetové polymery lze připravovat předběžným zformováním makromonomerů, například extruzí a stabilizací původního tvaru při teplotě nad Ttrans termosetového polymeru, například fotochemicky vybuzenou reakcíArticles with two or more shapes in memory may be prepared by forming a polymer blend with a stable segment, a first adaptive segment, and a second adaptive segment, wherein the first adaptive segment has a T tran with at least 10 ° C below the stable segment and at least 10 ° C above the second adaptive segment. . After shaping the mixture at a temperature above T tran of the stable segment, it may be cooled to a temperature below the temperature T tr ans of the first adaptive segment and above the temperature of the second adaptive segment and formed into a second shape. The mixture may be formed into a third shape after it has cooled below the Tt and ns of the second adaptive segment. To return the mixture to the second shape, the mixture may be heated over the Tt wound from the second adaptive segment. To return to the first shape, the mixture may be heated over the T tra ns of the first adaptive segment. The mixture can also be heated above the T tra ns hard segment, wherein the composition loses the memory of the first and second shapes and can be reshaped using the method described above. Thermoset polymers can be prepared by preforming the macromonomers, for example by extrusion and stabilizing the original shape at a temperature above the Ttrans of the thermoset polymer, for example by a photochemically excited reaction

- 6 reaktivních skupin makromonomeru. Původní tvar však lze naprogramovat pouze jednou.- 6 reactive groups of the macromonomer. However, the original shape can only be programmed once.

Při řešení, jemuž se dává přednost nastává tvarová změna jako reakce na změnu teploty. Při jiném řešení může ovšem měnit směs svůj tvar jako odezvu na ozáření, změnu koncentrace iontů a/nebo pH, elektrické pole, magnetické pole nebo ultrazvuk. SMP může mít například alespoň jeden stabilní segment a alespoň jeden přizpůsobivý segment, kde jsou alespoň dva segmenty, nejlépe dva přizpůsobivé segmenty navzájem navázány přes funkční skupinu, která je štěpitelná ozářením, elektrickým polem, magnetickým polem nebo ultrazvukem. Dočasný tvar se stabilizuje zesítěním lineárních polymerů. Štěpením těchto vazeb se může navrátit do původního stavu. Podněty pro zesítění a štěpení těchto vazeb mohou být bud' stejné nebo různé.In a preferred solution, a shape change occurs in response to a temperature change. In another embodiment, however, the composition may change its shape in response to irradiation, change in ion concentration and / or pH, electric field, magnetic field, or ultrasound. For example, the SMP may have at least one stable segment and at least one adaptive segment, wherein at least two segments, preferably two adaptive segments, are interconnected through a functional group that is cleavable by radiation, electric field, magnetic field, or ultrasound. The temporary shape is stabilized by crosslinking the linear polymers. Cleavage of these bonds can return to their original state. The stimuli for crosslinking and cleavage of these bonds may be either the same or different.

Přehled obrázkůOverview of pictures

Obrázek 1 je zobrazením „one-way“ ovlivnění tvarové paměti.Figure 1 is a one-way representation of shape memory affecting.

Obrázek 2 je zobrazením „two-way“ (tepelného) ovlivnění tvarové paměti.Figure 2 is a representation of a "two-way" shape memory effect.

Obrázek 3 znázorňuje kombinace vhodných skupin termoplastů.Figure 3 shows combinations of suitable groups of thermoplastics.

Obrázek 4 je diagramem následných reakcí při syntéze fotoreaktivním zesítěním, jemuž se dává přednost.Figure 4 is a preferred flow diagram of photoreactive crosslinking synthesis.

Obrázek 5 je znázorněním vzniku tvarové paměti vybuzené fotocestou.Figure 5 is an illustration of the formation of the shape memory excited by the photo path.

Obrázek 6 je znázorněním mechanismu teplotního ovlivnění tvarové paměti u víceblokového kopolymeru.Figure 6 is an illustration of the shape memory temperature affecting mechanism of a multiblock copolymer.

Obrázek 7 je diagramem znázorňujícím závislost napětí na prodloužení polymeru s tvarovou pamětí u víceblokového kopolymeru.Figure 7 is a diagram depicting the voltage versus elongation of a shape memory polymer for a multi-block copolymer.

Obrázek 8 je diagram znázorňující závislost teploty tání diolů, dimetakrylátů a poly-s-kaprolaktonových termosetů na molárni hmotnosti Mn makromonomeru.Figure 8 is a diagram depicting the melting point of diols, dimethacrylates and poly-s-caprolactone thermosets on the molar mass M n of the macromonomer.

Podrobný popis vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

• ·• ·

- 7 Zabezpečuje se složení směsí polymerů s tvarovou pamětí, předměty z nich vyrobené a způsoby jejich přípravy a využití. Polymery s tvarovou pamětí se mohou skládat z alespoň jednoho stabilního segmentu a alespoň jednoho přizpůsobivého segmentu, nebo se mohou skládat alespoň z jednoho druhu přizpůsobivého segmentu, vyznačujícího se tím, že alespoň jeden druh přizpůsobivého segmentu je zesíťován, bez přítomnosti stabilního segmentu. Při řešení, kterému se dává přednost, mohou mít polymery dvě nebo více tvarových pamětí.- 7 The composition of the shape memory polymer blends, the articles made therefrom and the methods for their preparation and use are provided. The shape memory polymers may consist of at least one stable segment and at least one adaptive segment, or may consist of at least one kind of adaptive segment, characterized in that at least one kind of adaptive segment is crosslinked in the absence of a stable segment. In a preferred solution, the polymers may have two or more shape memories.

Definice použitých výrazůDefinition of terms used

Polymerem se míní polymer s tvarovou pamětí, pokud se původní tvar polymeru obnoví jeho zahřátím nad teplotu pro obnovení (definovanou jako Ttrans přizpůsobivého segmentu) i v případě, že se mechanicky poruší původní odlitý tvar polymeru při teplotě nižší než je teplota pro obnovení tvaru, nebo pokud lze paměťový tvar navrátit do původního stavu použitím jiného podnětu.Polymer is meant a shape memory polymer if the original shape of the polymer recovers its heating above the recovery temperature (defined as the T tra ns soft segment) even if the mechanical failure of the original molded shape of the polymer at a temperature lower than the shape recovery temperature , or if the memory shape can be restored to its original state using another stimulus.

Tak, jak se zde používá termínu „segment“, míní se tím blok nebo sled skupin v polymeru tvořícím část polymeru s tvarovou pamětí.As used herein, the term "segment" refers to a block or sequence of groups in a polymer forming part of a shape memory polymer.

Tak, jak se zde používá termínů stabilní (hard) segment a přizpůsobivý (soft) segment, jde o relativní termíny týkající se Ttrans segmentů. Stabilní segment(y) má vyšší Ttrans než přizpůsobivý(é) segment(y). Poměr hmotnosti stabilního segmentu ku přizpůsobivému segmentu je přibližně mezi 5 : 95 a 95 : 5, lépe mezi 20 : 80 a 80 : 20.As used herein, the terms hard segment and soft segment are relative terms relating to T tra ns segments. The stable segment (s) has a higher T tra ns than the adaptable segment (s). The ratio of the weight of the stable segment to the adaptable segment is approximately between 5: 95 and 95: 5, more preferably between 20: 80 and 80: 20.

Tak, jak se zde používá termínu „biologicky degradovatelné“, míní se tím látky, které jsou biologicky resorbovatelné a/nebo degradovatelné a/nebo rozložitelné mechanickým rozrušením interakcí s fyziologickým prostředím na složky, které jsou metabolizovatelné nebo vyloučitelné během období od minut do tří roků, přednostně rychleji než jeden rok, za udržení požadované strukturní integrity. Tak, jak se zde používá v odkazu na polymery termínu “degradování“, míní se tím rozštěpení řetězce polymeru tak, že molekulární hmotnost se dostane přibližně na konstantní úroveň oligomerů a částice polymeru se podrobí další degradaci.As used herein, the term "biodegradable" refers to substances that are biodegradable and / or degradable and / or degradable by mechanical disruption by interacting with the physiological environment into components that are metabolizable or excreted within a period of minutes to three years , preferably faster than one year, while maintaining the desired structural integrity. As used herein in reference to polymers, the term " degradation " is intended to mean polymer chain cleavage such that the molecular weight reaches approximately constant levels of oligomers and the polymer particles undergo further degradation.

99

99

- 8 Termínem „úplné degradování“ se míní rozštěpení polymeru na molekulární úroveň tak, že nastane úplný rozklad hmoty. Termín „degradovat“ jak je zde použit zahrnuje i „úplnou degradaci“, pokud není uvedeno jinak.The term "total degradation" refers to the cleavage of the polymer to the molecular level so that complete decomposition of the mass occurs. The term "degrading" as used herein includes "total degradation" unless otherwise indicated.

Složení směsí polymerů s tvarovou pamětíComposition of blends of shape memory polymers

Polymery s tvarovou pamětí mohou být termoplasty, termosety, interpenetrované mřížky, semipenetrované mřížky nebo směsné mřížky. Polymery mohou být jednoduchými polymery nebo směsí polymerů. Polymery mohou být lineární, rozvětvené, termoplastické eíastomery s postranními řetězci, nebo jakýkoliv druh dendritických strukturních prvků. Podněty způsobující tvarové změny mohou být teplota, změna iontové síly, pH, světlo, elektrické pole, magnetické pole nebo ultrazvuk.The shape memory polymers may be thermoplastics, thermosets, interpenetrated gratings, semi-penetrated gratings or mixed gratings. The polymers may be simple polymers or blends of polymers. The polymers may be linear, branched, thermoplastic side chain, or any kind of dendritic structural element. The stimuli causing shape changes can be temperature, ionic strength change, pH, light, electric field, magnetic field or ultrasound.

Termoplastické materiály s tvarovou pamětí mohou být tvarovány (např. odlévány) do požadovaného tvaru nad Ttrans stabilního segmentu(ů) a ochlazeny na teplotu pod teplotou pro obnovu tvaru, kde může polymer podstoupit mechanickou deformaci a vytvoří se v něm napětí. Původní tvar deformovaných polymerů lze obnovit jejich zahřátím na teplotu vyšší než je teplota pro obnovu tvaru. Nad touto teplotou se napětí polymeru uvolní, a polymer se navrátí do svého původního tvaru. Termosetové materiály s tvarovou pamětí se naproti tomu tvarují do požadovaného tvaru před tím, než se makromonomery použité k vytvoření termosetových polymerů zpolymerují. Po stabilizaci tvaru se potom makromonomery polymerizují.Thermoplastic shape memory materials can be shaped (e.g. molded) to a desired shape above the T tra ns hard segment (s) and cooled to a temperature below the shape recovering temperature, where the polymer may undergo mechanical deformation and creates tension in it. The original shape of the deformed polymers can be restored by heating them to a temperature higher than the shape recovery temperature. Above this temperature, the polymer stress is released, and the polymer returns to its original shape. Shaped memory thermoset materials, on the other hand, are shaped to the desired shape before the macromonomers used to form thermoset polymers are polymerized. After the shape has been stabilized, the macromonomers are then polymerized.

Směsi polymerů musí být hlavně při teplotě pod teplotou pro obnovu tvaru kompresibilní alespoň o jedno procento nebo expandovatelné alespoň o pět procent původní tloušťky s možností stabilizace deformace použitím takových podnětů jako je teplo, světlo, ultrazvuk, magnetické pole nebo elektrické pole. V některých případech vykazují materiály stupeň obnovy až 98 % (v porovnání s pokusnými vzorky).The polymer blends must mainly be compressible by at least one percent or expandable by at least five percent of the original thickness at a temperature below the shape recovery temperature, with the possibility of stabilizing deformation using such stimuli as heat, light, ultrasound, magnetic field or electric field. In some cases, the materials have a recovery rate of up to 98% (compared to test samples).

Pokud se vloží významné napětí vyúsťující v mechanickou deformaci při teplotě nižší než je teplota pro obnovu tvaru, napětí se v přizpůsobivých segmentech ··«·When a significant stress is applied resulting in mechanical deformation at a temperature below the shape recovery temperature, the stresses in the adaptive segments are

- 9 nebo amorfních oblastech zachová a hlavní změna tvaru se udrží i po částečném uvolnění napětí elasticitou polymeru. Pokud se konfigurace molekulárního řetězce poruší ovlivněním řízeného uspořádání molekulárních řetězců při teplotě nižší než je skelná teplota přechodu, vznikne vlivem zvětšení objemu a zmenšení prostoru volného objemu nové uspořádání molekulárního řetězce. Původní tvar se obnoví kontrakcí stabilních segmentových agregátů zvýšením teploty podle tuhosti řídících řetězcových konformací a tvar polymeru se obnoví na zapamatovaný tvar. Při změnách stavu z pevného do kapalného skupenství (bod tání nebo skelná přechodová teplota) mohou navíc stabilní nebo přizpůsobivé segmenty projít iontovými interakcemi včetně polyelektrolytových segmentů nebo supramolekulárních účinků založených na vysoce organizovaných vodíkových můstcích. SMP mohou projít z pevného stavu do přechodového pevného stavu (např. morfologická změna). Přechody z pevného stavu do přechodového pevného stavu jsou odborníkům dobře známy, například u blokového polystyrenbutadienu.9 or amorphous regions are maintained and the major shape change is maintained even after partial tension relief by the elasticity of the polymer. If the molecular chain configuration is broken by affecting the controlled arrangement of the molecular chains at a temperature below the glass transition temperature, a new molecular chain arrangement results from the increase in volume and the reduction of the free volume space. The original shape is restored by contracting stable segment aggregates by increasing the temperature according to the stiffness of the control chain conformations, and the polymer shape is restored to a memorized shape. In addition, when changing from solid to liquid state (melting point or glass transition temperature), stable or adaptable segments can undergo ionic interactions including polyelectrolyte segments or supramolecular effects based on highly organized hydrogen bridges. SMPs can pass from a solid state to an intermediate solid state (eg, morphological change). Solid state to solid state transitions are well known to those skilled in the art, for example, block polystyrene butadiene.

Předměty zformované za použití tvarové paměti polymerů mohou být připraveny tak, aby během obnovy regulovaly změnu směru. Jinými slovy: kontrakce a expanze může nastat podél jedné nebo více os v závislosti na tom, jak je polymer tvarován a namáhán. Tak například v SMP vláknu může být změna tvaru omezena najeden rozměr, například na podélný směr vlákna.Objects formed using the shape memory of polymers can be prepared to regulate direction change during recovery. In other words, contraction and expansion can occur along one or more axes depending on how the polymer is shaped and stressed. For example, in the SMP fiber, the shape change may be limited to one dimension, for example, to the longitudinal direction of the fiber.

U jiného případu mohou být u SMP materiálů měněny tepelná a elektrická vodivost jako odezva na změnu teploty.In another case, the thermal and electrical conductivity of the SMP materials may be varied in response to a temperature change.

U směsí se může měnit propustnost pro vlhkost, zvláště pokud je polymer zformován do tenké fólie (tj. méně než přibližně 10 pm). Některé směsi polymerů mají ve svém původním stavu dostatečnou propustnost, například pro molekuly vodních par, které mohou pronikat polymemí fólií, zatímco molekuly vody nejsou dostatečně malé na to, aby polymerni fólií mohly pronikat. Výsledné materiály mají malou permeabilitu pro vlhkost při teplotách pod teplotou místnosti a vysokou permeabilitu při teplotách nad teplotou místnosti.The compositions may vary in moisture permeability, particularly when the polymer is formed into a thin film (i.e., less than about 10 µm). Some polymer blends have sufficient permeability in their original state, for example, for water vapor molecules that can penetrate the polymer film, while water molecules are not small enough to penetrate the polymer film. The resulting materials have low moisture permeability at temperatures below room temperature and high permeability at temperatures above room temperature.

I. Polymerni segmentyI. Polymer segments

99

9 ···· * 94 ·49 ···· 94 · 4

9 9999 9. 9 9999 9

9999 4 9 9 • 9 · · 9 4 9 · 94 44449999 4 9 9 • 9 · 9 4 9 · 94 4444

949 949 999 9494 99 99949 949 999 9494 99 99

SWITH

- 10 Polymery obsahují „stabilní“ (hard) a „přizpůsobivé“ (soft) segmenty. Segmenty jsou přednostně oligomery. Tak, jak se zde používá termínu „oligomer“, míní se tím molekula s lineárním řetězcem o molekulové hmotnosti do 15000 Daltonů. Segmenty vytvářející polymery se volí podle požadované(ých) teploty skelného přechodu (pokud je alespoň jeden segment amorfní), nebo bodu(ů) tání (pokud je alespoň jeden segment krystalický), což naopak záleží na požadovaném způsobu využívání, přičemž se bere v úvahu prostředí, pro které mají být využívány. Průměrná molekulová hmotnost polymerového segmentu je přednostně vyšší než 400 a nejlépe v oblasti mezi 500 a 15000.- 10 Polymers contain "hard" and "soft" segments. The segments are preferably oligomers. As used herein, the term "oligomer" refers to a linear chain molecule having a molecular weight of up to 15,000 Daltons. The polymer-forming segments are selected according to the desired glass transition temperature (if at least one segment is amorphous) or the melting point (s) (if at least one segment is crystalline), which in turn depends on the desired use, taking into account environment for which they are to be used. The average molecular weight of the polymer segment is preferably greater than 400 and most preferably in the range between 500 and 15000.

Přechodovou teplotu, při které se polymer stává náhle měkkým, a deformaci lze řídit změnou složení monomeru a druhem monomeru. To umožňuje nastavit ovlivnění tvarové paměti při požadované teplotě. Tepelné vlastnosti polymerů lze určovat například dynamickou mechanickou termoanalyzou nebo diferenciální skenovací kalorimetrií (DSC). Bod tání lze vedle toho stanovit za využití standardního přístroje pro stanovení bodu tání.The transition temperature at which the polymer becomes suddenly soft and deformation can be controlled by varying the composition of the monomer and the type of monomer. This allows the shape memory to be affected at the desired temperature. The thermal properties of polymers can be determined, for example, by dynamic mechanical thermoanalysis or differential scanning calorimetry (DSC). In addition, the melting point can be determined using a standard melting point apparatus.

Polymery mohou být termosety nebo termoplasty, i když se pro snadnost odlévání dává přednost termoplastovým polymerům. Pro některé aplikace se dává přesto přednost termosetům, protože jsou obecně měkčí ve svém původním tvaru při teplotách vyšších než T Trans než fyzikálně zesíťované polymery.The polymers may be thermosetting or thermoplastic, although thermoplastic polymers are preferred for ease of casting. Nevertheless, for some applications, thermosets are preferred because they are generally softer in their original shape at temperatures higher than T Tran than physically crosslinked polymers.

Stupeň krystalinity polymeru nebo polymerního(ch) bloku(ů) je přednostně mezi 3 a 80 %, lépe mezi 3 a 60 %. Pokud je stupeň krystalinity vyšší než 80 %, zatímco přizpůsobivé segmenty jsou amorfní, má výsledné složení polymeru chabé charakteristiky tvarové paměti.The degree of crystallinity of the polymer or polymer block (s) is preferably between 3 and 80%, more preferably between 3 and 60%. If the degree of crystallinity is greater than 80% while the adaptable segments are amorphous, the resulting polymer composition has poor shape memory characteristics.

Modul pevnosti v tahu polymerů při teplotě pod Ttrans je obvykle mezi 50 MPa a 2 GPa (gigapaskaly), zatímco modul pevnosti v tahu polymerů nad Ttrans je obvykle mezi 1 a 500 MPa. Poměr modulu prožnosti nad a pod Ttrans je 20 nebo vyšší. Čím vyšší poměr, tím lepší paměť výsledné polymerní směsi.The tensile modulus of polymers at a temperature below T tr ans is usually between 50 MPa and 2 GPa (gigapascals), while the tensile modulus of polymers above T tr ans is usually between 1 and 500 MPa. The ratio of the modulus above and below Ttrans is 20 or higher. The higher the ratio, the better the memory of the resulting polymer blend.

Polymerní segmenty mohou být přírodní nebo syntetické, i když se dává přednost syntetickým polymerům. Polymerní segmenty mohou být biologicky degradovatelné nebo biologicky nedegradovatelné, i když se pro lékařské využívání in vivo dává přednost biologicky degradovatelným polymerům. Obecně se tyto materiály rozkládají hydrolýzou, vystavením působení vody nebo enzymůThe polymer segments may be natural or synthetic, although synthetic polymers are preferred. Polymer segments may be biodegradable or non-biodegradable, although biodegradable polymers are preferred for in vivo medical use. Generally, these materials decompose by hydrolysis, exposure to water or enzymes

99999999

9 99 9

999999

9 9 ·9 9 ·

999 999 9999 999 9

9· 999 · 99

9 • 9999 • 999

- 11 9 9 9- 11 9 9 9

9 99 9

9 9 • 4 4 9 za fyziologických podmínek, povrchovou erozí, celkovou erozí, nebo jejich kombinací. Biologicky nedegradovatelné polymery využívané pro lékařské účely nemají přednostně obsahovat jiné aromatické skupiny než ty, které se vyskytují v přírodních aminokyselinách.9 9 • 4 4 9 under physiological conditions, surface erosion, total erosion, or a combination thereof. Non-biodegradable polymers used for medical purposes should preferably not contain aromatic groups other than those found in natural amino acids.

Polymery se vybírají na základě jejich teploty skelného přechodu (pokud je alespoň jeden segment amorfní) nebo bodu(ů) tání ( pokud je alespoň jeden segment krystalický), což vlastně vyžaduje způsob aplikace a současně se bere v úvahu prostředí, ve kterém budou využity. Průměrná molekulová hmotnost polymerového bloku je přednostně vyšší než 400 a nejlépe v rozsahu mezi 500 a 15 000.Polymers are selected on the basis of their glass transition temperature (if at least one segment is amorphous) or the melting point (s) (if at least one segment is crystalline), which actually requires a method of application while taking into account the environment in which they will be used. The average molecular weight of the polymer block is preferably greater than 400 and most preferably in the range between 500 and 15,000.

Polymer může být ve formě hydrogelu (obvykle absorbující až do 90 % hmotn. vody) a může být volitelně zesíťován vícevalentními ionty nebo polymery. Iontové zesítění mezi přizpůsobivými segmenty lze využít k udržení struktury, která se může při deformaci přeformovat rozštěpením iontového zesítění mezi přizpůsobivými segmenty. Polymer může být také ve formě gelu v rozpouštědlech jiných než je voda nebo vodné roztoky. U těchto polymerů lze dočasný tvar fixovat hydrofilními interakcemi mezi přizpůsobivými segmenty.The polymer may be in the form of a hydrogel (usually absorbing up to 90% by weight of water) and may optionally be cross-linked with multivalent ions or polymers. The ionic cross-linking between the adaptive segments can be used to maintain a structure that can be deformed upon deformation by splitting the ionic cross-linking between the adaptive segments. The polymer may also be in the form of a gel in solvents other than water or aqueous solutions. In these polymers, the temporary shape can be fixed by hydrophilic interactions between the adaptive segments.

Mezi představitele přírodních polymerních bloků nebo polymerů patří proteiny jako je zein, modifikovaný zein, kasein, želatina, lepek, serumalbumin a kolagen a polysacharidy jako je alginát, celulózy, dextrany, pullulan a kyselina polyhyaluronová, rovněž tak jako chitin, poly-3-hydroxyalkanoáty, zvláště poly-βhydroxybutyrát, poly-3-hydroxyoktanoát a poly-3-hydroxymastné kyseliny. Mezi představitele přírodních biologicky degradovatelných polymerových bloků nebo polymerů patří polysacharidy jako je alginát, dextran, celulóza, kolagen a jejich deriváty (substituční, s addovanými skupinami, například alkylem, alkylenem, hydroxylované, oxidované a další modifikace běžně odborníky připravované) a proteiny jako je albumin, zein a jejich kopolymery a směsi, samotné nebo v kombinaci se syntetickými polymery.Representative natural polymer blocks or polymers include proteins such as zein, modified zein, casein, gelatin, gluten, serumalbumin and collagen and polysaccharides such as alginate, celluloses, dextrans, pullulan and polyhyaluronic acid as well as chitin, poly-3-hydroxyalkanoates especially poly-β-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxyoctanoate and poly-3-hydroxy fatty acids. Representatives of naturally biodegradable polymer blocks or polymers include polysaccharides such as alginate, dextran, cellulose, collagen and derivatives thereof (substitution, with added groups such as alkyl, alkylene, hydroxylated, oxidized and other modifications commonly prepared by those skilled in the art) and proteins such as albumin , zein and copolymers and mixtures thereof, alone or in combination with synthetic polymers.

Mezi představitele syntetických polymerních bloků nebo polymerů patří polyfosfazeny, polyvinylalkoholy, polyamidy, polyesteramidy, polyaminokyseliny, syntetické polyaminokyseliny, polyanhydridy, polykarbonáty, polyakryláty,Representative synthetic polymer blocks or polymers include polyphosphazenes, polyvinyl alcohols, polyamides, polyesteramides, polyamino acids, synthetic polyamino acids, polyanhydrides, polycarbonates, polyacrylates,

polyalkyleny, polyakrylamidy, polyalkylenglykoly, polyalkylenoxidy, polyalkylentereftaláty, polyorthoestery, polyvinylethery, polyvinylestery, polyvinylhalogenidy, polyvinylpyrrolidon, polyestery, polylaktidy, polyglykolidy, polysiloxany, polyurethany a jejich kopolymery. Mezi příklady vhodných polyakrylátů patří polymethymetakrylát, polyethylmetakrylát, polybutylmetakrylát, polyisobutylmetakrylát, polyhexylmetakrylát, polyisodecylmetakrylát, polylaurylmetakrylát, polyfenylmetakrylát, polymethylakrylát, polyisopropylakrylát, polyisobutylakrylát a polyoktadecylakrylát.polyalkylenes, polyacrylamides, polyalkylene glycols, polyalkylene oxides, polyalkylene terephthalates, polyorthoesters, polyvinyl ethers, polyvinyl esters, polyvinyl halides, polyvinylpyrrolidone, polyesters, polylactides, polyglycolides, polysiloxanes, polyurethanes and copolymers thereof. Examples of suitable polyacrylates include polymethymethacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyisobutyl methacrylate, polyhexyl methacrylate, polyisodecyl methacrylate, polylauryl methacrylate, polyphenyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polyisobutyl acrylate.

Mezi synteticky modifikované přírodní polymery patří deriváty celulózy jako jsou aikylcelulosy, hydroxyalkylcelulozy, ethery celulózy, estery celulózy, nitrocelulozy a chitosan. Příklady vhodných derivátů celulózy jsou methylceluloza, ethylceluloza, hydroxypropylceluloza, hydroxypropylmethylceluloza, hydroxybutylmethylceluloza, acetátceluloza, propionátceluloza, acetátbutyrátceluloza, acetátftalátceluloza, karboxymethylceluloza, triacetátceluloza a sodná sůl sulfátcelulozy. Tyto jsou zde společně nazývány „celulózy“.Synthetically modified natural polymers include cellulose derivatives such as alkylcelluloses, hydroxyalkylcelluloses, cellulose ethers, cellulose esters, nitrocelluloses and chitosan. Examples of suitable cellulose derivatives are methylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxybutylmethylcellulose, cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate phthalate, carboxymethyl cellulose, triacetate cellulose and triacetate cellulose. These are collectively called "celluloses".

Mezi představitele segmentů syntetických degradovatelných polymerů patří polyhydroxykyseliny jako jsou polylaktidy, polyglykolidy a jejich kopolymery; polyethylentereftalát; polyanhydridy; kyselina polyhydroxymáselná; kyselina polyhydroxyvalerová; kopolymer polylaktidu a poly-s-kaprolaktonu; kopolymer polyglykolidu a poly-c-kaprolaktonu; polykarbonáty, polypseudoaminokyseliny; polyaminokyseliny, polyhydroxyalkanoáty, polyanhydridy, polyorthoestery; a jejich směsi a kopolymery. Polymery obsahující labilní vazby jako jsou polyanhydridy a polyestery jsou pro jejich hydrolytickou reaktivitu dobře známé. Rychlost jejich hydrolytické degradace lze změnit jednoduchou změnou na kostře polymeru a strukturní sekvencí.Representative segments of synthetic degradable polymers include polyhydroxy acids such as polylactides, polyglycolides, and copolymers thereof; polyethylene terephthalate; polyanhydrides; polyhydroxybutyric acid; polyhydroxyvaleric acid; a polylactide-poly-s-caprolactone copolymer; a polyglycolide-poly-c-caprolactone copolymer; polycarbonates, polypseudoamino acids; polyamino acids, polyhydroxyalkanoates, polyanhydrides, polyorthoesters; and mixtures and copolymers thereof. Polymers containing labile bonds such as polyanhydrides and polyesters are well known for their hydrolytic reactivity. The rate of their hydrolytic degradation can be changed by simply changing the polymer backbone and the structural sequence.

Mezi příklady biologicky nedegradovatelných syntetických polymerních segmentů patří ethylenvinylacetát, kyselina polymetakrylová, polyamidy, polyethylen, polypropylen, polystyren, polyvinylchlorid, polyvinylfenol a jejich kopolymery a směsi.Examples of non-biodegradable synthetic polymer segments include ethylene vinyl acetate, polymethacrylic acid, polyamides, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylphenol, and copolymers and mixtures thereof.

Polymery lze získat z obchodních zdrojů jako je Sigma Chemical Co., St. Louis,Polymers can be obtained from commercial sources such as Sigma Chemical Co., St. Louis,

MO; Polysciences, Warrenton, PA; Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI; Fluka, • ·MO; Polysciences, Warrenton, PA; Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI .; Fluka, •

- 13 Ronkonkoma, NY; a BioRad, Richmond, CA. Alternativně mohou být polymery syntetizovány z monomerů získaných z obchodních zdrojů za využití standardních technologií.- 13 Ronkonkoma, NY; and BioRad, Richmond, CA. Alternatively, polymers can be synthesized from monomers obtained from commercial sources using standard technologies.

HydrogelyHydrogels

Hydrogely lze vytvářet z polyethylenglykolů, polyethylenoxidu, polyvinylalkoholu, polyvinylpyrrolidonu, polyakrylátů, polyethylentereftalátu, polyvinylacetátu a jejich kopolymerů a směsí. Mnoho polymerních bloků, například kyselina akrylová, jsou elastomery pouze tehdy, pokud je polymer hydratovaný a vytvoří se hydrogely. Jiné polymerní bloky, například kyselina metakrylové jsou krystalické a schopné tání, i když polymery nejsou hydratovány. V závislosti na aplikaci a podmínkách používání lze použít jakýkoliv typ polymerního bloku.Hydrogels can be formed from polyethylene glycols, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylates, polyethylene terephthalate, polyvinyl acetate, and copolymers and mixtures thereof. Many polymer blocks, such as acrylic acid, are elastomers only when the polymer is hydrated and hydrogels are formed. Other polymer blocks, such as methacrylic acid, are crystalline and capable of melting even when the polymers are not hydrated. Depending on the application and the conditions of use, any type of polymer block may be used.

Tvarová paměť se například pozoruje u kopolymerů kyseliny akrylové pouze v hydrogelovém stavu, protože jednotky kyseliny akrylové jsou hlavně hydratovány a chovají se jako přizpůsobivý elastomer s velmi nízkou teplotou skelného přechodu. Suché polymery nejsou polymery s tvarovou pamětí. Pokud jsou jednotky kyseliny akrylové suché, chovají se jako tvrdý plast i nad teplotou skelného přechodu a nevykazují při zahřívání žádnou náhlou změnu mechanických vlastností.For example, shape memory is observed for acrylic acid copolymers only in the hydrogel state, since acrylic acid units are mainly hydrated and behave as an adaptable elastomer with a very low glass transition temperature. Dry polymers are not shape memory polymers. When acrylic acid units are dry, they act like a hard plastic even above the glass transition temperature and show no sudden change in mechanical properties when heated.

Naproti tomu kopolymery obsahující polymerní bloky methylmetakrylátu jako přizpůsobivé segmenty, vykazují vlastnosti tvarové paměti i když jsou suché.In contrast, copolymers containing methyl methacrylate polymer blocks as adaptive segments exhibit shape memory properties even when dry.

Jisté polymery, například blokové kopolymery polyethylenoxidu a polypropylenoxidu (PLURONICS™, BASF) jsou rozpustné ve vodě při teplotách nižších než je tělesná teplota a stávají se hydrogely při teplotách vyšších než je tělesná teplota. Vložením těchto polymerů jako bloků do polymerů s tvarovou pamětí se vytvářejí polymery s tvarovou pamětí se schopností reagovat na změny teploty zcela opačně než je tomu u polymerů s běžnou tvarovou pamětí. Tyto materiály obnovují svůj tvar při ochlazení pod jejich teplotu pro obnovení tvaru namísto toho, aby se zahřívaly nad jejich teplotu pro obnovení tvaru. Tento efekt se nazývá inverzní účinek tepelný tvarové paměti. Směsi polymerů s tvarovou pamětí včetně těchto polymerových bloků jsou vhodné pro různé biomedicinální • ·Certain polymers, for example, block copolymers of polyethylene oxide and polypropylene oxide (PLURONICS ™, BASF) are soluble in water at temperatures below body temperature and become hydrogels at temperatures above body temperature. By incorporating these polymers as blocks into shape memory polymers, shape memory polymers are formed with the ability to react to temperature changes quite the opposite of conventional shape memory polymers. These materials restore their shape upon cooling below their shape recovery temperature instead of being heated above their shape recovery temperature. This effect is called the inverse effect of thermal shape memory. Blends of shape memory polymers including these polymer blocks are suitable for various biomedical •

- 14 aplikace, kde může být polymer vložen jako kapalina a k obnově zamýšleného tvaru in šitu ochlazen. Inverzní tepelný účinek tvarové paměti lze získat umístěním dvou různých bloků mísitelných při teplotách nižších než Tmisc, ale nemísitelných při vyšších teplotách do polymeru. Oddělení fází při vyšších teplotách stabilizuje dočasný tvar.14 applications where the polymer can be introduced as a liquid and cooled in situ to restore the intended shape. The inverse thermal effect of the shape memory can be obtained by placing two different blocks miscible at temperatures lower than T misc but immiscible at higher temperatures in the polymer. The phase separation at higher temperatures stabilizes the temporary shape.

Vodivými polymery jsou různé polymery jako jsou polyacetyleny a polypyrroly. Těmto materiálům se dává zvláště přednost při využívání tam, kde je důležitá elektrická vodivost. Mezi příklady využití patří tkáňové inženýrství a jakékoliv biomedicínské aplikace, kde se podporuje růst buněk. Tyto materiály mohou najít zvláště uplatnění v oblasti počítačů, protože jsou schopné lépe absorbovat teplo bez zvýšení teploty než SMA. Polymery s vodivostní tvarovou pamětí jsou užitečné v oblasti tkáňového inženýrství k podporování růstu tkáně, například nervové tkáně.The conductive polymers are various polymers such as polyacetylenes and polypyrroles. These materials are particularly preferred for applications where electrical conductivity is important. Examples of applications include tissue engineering and any biomedical applications where cell growth is promoted. These materials can find particular applications in the computer field because they are capable of absorbing heat better without increasing temperature than SMA. Conductive shape memory polymers are useful in the field of tissue engineering to promote the growth of tissue, e.g., neural tissue.

II. Spojování polymerních segmentůII. Joining of polymer segments

Výhodné jsou směsi polymerů s tvarovou pamětí u nichž je možné vytvořit více než jednu tvarovou paměť. Součástí směsi může být například stabilní segment a alespoň dva přizpůsobivé segmenty, u nichž Ttrans stabilního segmentu je mezi 30 a 270 °C a je alespoň o 10 °C, ale lépe o 20 °C vyšší než Ttrans jednoho z přizpůsobivých segmentů, a Ttrans každého následujícího přizpůsobivého segmentu je alespoň o 10 °C, lépe o 20 °C nižší než Ttrans předcházejícího přizpůsobivého segmentu.Preference is given to blends of shape memory polymers in which more than one shape memory can be formed. Part of the mixture may be the hard segment and at least two soft segments, where T tra ns of the hard segment is between 30 and 270 ° C and is at least 10 ° C, but preferably about 20 ° C higher than T tra ns of one of the soft segments and Tt wounds of each subsequent soft segment is at least 10 ° C, preferably about 20 ° C lower than T tra ns preceding soft segment.

Jeden nebo více segmentů může být volitelně biologicky degradovatelný nebo navázán na jiný segment přes biologicky degradovatelnou vazbu jako je esterová, amidová, anhydridová, karbonátová nebo orthoesterová vazba.One or more segments may optionally be biodegradable or linked to another segment through a biodegradable linkage such as an ester, amide, anhydride, carbonate or orthoester linkage.

Účinek tvarové paměti je založen na morfologii polymeru. Co se týká termoplastických elastomerů, je původní tvar předmětu zafixován fyzikálním zesítěním působeným stabilním segmentem. Co se týká polymerů termosetů, jsou přizpůsobivé segmenty kovalentně zesíťovány namísto toho, aby měly stabilní segmenty. Původní tvar je dán procesem zesítění.The shape memory effect is based on the morphology of the polymer. With respect to thermoplastic elastomers, the original shape of the article is fixed by physical crosslinking due to the stable segment. For thermoset polymers, the adaptive segments are covalently crosslinked instead of having stable segments. The original shape is determined by the crosslinking process.

Oproti předchozímu způsobu u segmentovaných polyurethanových SMP nemusí • ·Compared to the previous method, segmented polyurethane SMPs do not •

- 15 být směsi segmentů zde popsané lineární. Segmenty mohou být částečně naroubovány nebo připojeny na dendremerické postranní skupiny.15 the mixture of segments described herein are linear. The segments may be partially grafted or attached to dendremeric side groups.

Termoplastové a termosetové polymeryThermoplastic and thermoset polymers

Polymery mohou být ve formě dvoj blokových, trojblokových, čtyřblokových nebo víceblokových kopolymerů, rozvětvených nebo roubovaných polymerů, termoplastových elastomerů obsahujících dendritické struktury a jejich směsi. Obrázek 3 znázorňuje některé kombinace vhodných skupin termoplastických materiálů vytvářejících stabilní a přizpůsobivé segmenty. Termoplastové polymery s tvarovou pamětí mohou být také směsí jednoho nebo více homo nebo kopolymerů s jedním nebo více dvojblokovými, trojblokovými, čtyřblokovými nebo víceblokovými kopolymery, rozvětvenými nebo roubovanými polymery. Tyto typy polymerů jsou odborníkům dobře známy.The polymers may be in the form of diblock, triblock, quadlock or multiblock copolymers, branched or graft polymers, thermoplastic elastomers containing dendritic structures, and mixtures thereof. Figure 3 shows some combinations of suitable groups of thermoplastic materials forming stable and conformable segments. The shape memory thermoplastic polymers may also be a blend of one or more homo or copolymers with one or more diblock, triblock, quadlock or multiblock copolymers, branched or graft polymers. These types of polymers are well known to those skilled in the art.

Polymery mohou být i termosetovými polymery. Existují čtyři různé typy termosetových polymerů majících schopnost tvarové paměti. Mezi ně patří polymery s polymerními mřížkami, semiinterpenetrovanými mřížkami, interpenetrovanými mřížkami a směsným způsobem interpenetrovanými mřížkami.The polymers may also be thermoset polymers. There are four different types of thermoset polymers having shape memory capability. These include polymers with polymer lattices, semi-interpenetrated lattices, interpenetrated lattices, and mixed interpenetrated lattices.

i. Polymerové mřížkyi. Polymer lattices

Polymerní mřížka se připraví kovalentním zesítěním makromonomerů, tj. polymerů obsahujících polymerizovatelné koncové skupiny jako jsou dvojné vazby uhlíku s uhlíkem. Polymerační proces lze indukovat iniciátory citlivými na světlo nebo teplo, nebo ozařováním ultrafialovým světlem („UV záření“) bez iniciátoru. Mřížky polymerů s tvarovou pamětí se připravují zesítěním jednoho nebo více přizpůsobivých segmentů odpovídajícíh jednomu nebo více tepelným přechodům. Pro případ biomedicíských aplikací se zesítění provádí za použití podnětu způsobujícího zesítění působením záření a nevyžaduje žádný chemický iniciátor. Látka způsobující zesítění působením záření výhodně eliminuje nutnost přítomnosti molekul iniciátoru, který může být toxický. Obrázek 4 je diagramem reakční posloupnosti při syntéze látky způsobující zesítění působením záření, které se dává přednost, s celkovým výtěžkem okolo 65 %.The polymer lattice is prepared by covalent cross-linking of macromonomers, i.e. polymers containing polymerizable end groups such as carbon-carbon double bonds. The polymerization process can be induced by light or heat sensitive initiators or by irradiation with ultraviolet light ("UV radiation") without initiator. The shape memory polymer lattices are prepared by crosslinking one or more adaptive segments corresponding to one or more thermal transitions. For biomedical applications, cross-linking is performed using a radiation-inducing stimulus and requires no chemical initiator. Preferably, the radiation crosslinker eliminates the need for the presence of initiator molecules, which may be toxic. Figure 4 is a diagram of the reaction sequence for the synthesis of the preferred crosslinking agent with a total yield of about 65%.

- 16 ii. Interpenetrované mřížky- 16 ii. Interpenetrated grids

Interpenetrované mřížky („IPN“) jsou definovány jako mřížky, ve kterých jsou dvě složky zesítěný, avšak nikoliv navzájem. Původní tvar je určen mřížkou s nejvyšší hustotou zesítění a nejvyšší mechanickou pevností. Materiál má alespoň dvě Ttrans odpovídající různým přizpůsobivým segmentům obou mřížek.Interpenetrated gratings ("IPNs") are defined as grids in which the two components are cross-linked but not to each other. The original shape is determined by a grid with the highest crosslink density and the highest mechanical strength. The material has at least two T tran with corresponding different adaptable segments of both grids.

iii. Směsné interpenetrované mřížkyiii. Mixed interpenetrated gratings

Směsná IPN má alespoň jednu mřížku s fyzikálně zesíťovaným polymerem (termoplastový polymer) a alespoň jednu mřížku s kovalentně zesíťovaným polymerem (termosetový polymer), které nelze žádnou fyzikální cestou oddělit. Původní tvar je dán kovalentně zesítěnou mřížkou. Dočasný tvar odpovídá Ttrans přizpůsobivých segmentů a Ttrans stabilního segmentu složky termoplastového elastomeru.The mixed IPN has at least one lattice with a physically crosslinked polymer (thermoplastic polymer) and at least one lattice with a covalently crosslinked polymer (thermoset polymer) that cannot be separated by any physical means. The original shape is given by a covalently crosslinked grid. The temporary shape corresponds to the Tt wounds with the flexible segments and the T tra ns stable segment of the thermoplastic elastomer component.

Interpenetrované mřížka se nejlépe připravuje polymeraci reaktivního makromonomeru v přítomnosti termoplastového polymeru, například fotopolymerací dvojných vazeb uhlíku s uhlíkem. Při tomto řešení je hmotnostní poměr polymeru termosetu ku polymeru termoplastu přednostně mezi 5 : 95 a 95 : 5, lépe mezi 20 : 80 a 80 : 20.The interpenetrated lattice is best prepared by polymerizing a reactive macromonomer in the presence of a thermoplastic polymer, for example, by photopolymerization of carbon-carbon double bonds. In this solution, the weight ratio of thermoset polymer to thermoplastic polymer is preferably between 5: 95 and 95: 5, more preferably between 20: 80 and 80: 20.

iv. Semiinterpenetrované mřížkyiv. Semi-interpenetrated grids

Semiinterpenetrované mřížky („semi-IPN“) jsou definovány jako dvě nezávislé složky, kde jednou složkou je zesítěný polymer (mřížka polymeru) a další složkou je nezesítěný polymer (homopolymer nebo kopolymer), kde složky nelze oddělit fyzikálními způsoby. Semi-IPN má alespoň jeden teplotní přechod odpovídající přizpůsobivému segmentu(ům) a homo- nebo kopolymerním složkám. Zesítěný polymer má přednostně mezi přibližně 10 a 90 % hmotnosti složky se semiinterpenetrovanou mřížkou.Semi-interpenetrated gratings ("semi-IPN") are defined as two independent components where one component is a cross-linked polymer (polymer lattice) and the other component is a non-cross-linked polymer (homopolymer or copolymer) where the components cannot be separated by physical means. Semi-IPN has at least one temperature transition corresponding to the adaptable segment (s) and homo- or copolymer components. The crosslinked polymer preferably has between about 10 and 90% by weight of the semi-interpenetrated grid component.

v. Polymerní směsiv. Polymer blends

Polymery s tvarovou pamětí mohou existovat jako fyzikální směsi termoplastových polymerů. V jednom případě může být směs polymeru s tvarovou pamětí připravována interakcí nebo míšením dvou termoplastových polymerů. Polymery • · · · • ·· • ·Shape memory polymers may exist as physical blends of thermoplastic polymers. In one instance, the shape memory polymer blend may be prepared by the interaction or mixing of two thermoplastic polymers. Polymers

- 17 mohou být semikrystalickými homopolymery, semikrystalickými kopolymery, termoplastickými elastomery s lineárními řetězci, termoplastickými elastomery s postranními řetězci nebo jakýmkoliv druhem dendritických strukturních prvků, a rozvětvených kopolymerů a tyto mohou být navzájem míšeny v jakékoliv kombinaci.They may be semi-crystalline homopolymers, semi-crystalline copolymers, linear-chain thermoplastic elastomers, side-chain thermoplastic elastomers or any kind of dendritic structural element, and branched copolymers, and these may be mixed together in any combination.

Víceblokové kopolymery se stabilním segmentem s relativně vysokou Ttrans a přizpůsobivým segmentem s relativně nízkým Ttrans mohou být například míchány nebo míšeny s druhým víceblokovým kopolymerem se stabilním segmentem o relativně nízké T^ans a stejným přizpůsobivým segmentem jako u prvního víceblokového kopolymeru. Přizpůsobivé segmenty v obou víceblokových kopolymerech jsou identické, takže pokud se přizpůsobivé segmenty roztaví, jsou polymery navzájem mísitelné. Ve výsledné směsi jsou tři přechodové teploty jedna v prvním stabilním segmentu, další v druhém ve stabilním segmentu a další v přizpůsobivém segmentu. Také tyto materiály si mohou pamatovat dva různé tvary. Mechanické vlastnosti těchto polymerů mohou být nastaveny měněním hmotnostního poměru dvou polymerů.For example, multi-block copolymers with a relatively high Ttrans stable segment and an adaptable segment with a relatively low T tr ans can be blended or blended with a second multi-block copolymer with a stable segment of relatively low Ttrans and the same adaptive segment as the first multiblock copolymer. The conforming segments in the two multiblock copolymers are identical, so that when the conforming segments melt, the polymers are miscible with each other. In the resulting mixture, there are three transition temperatures, one in the first stable segment, another in the second stable segment, and another in the adaptive segment. Also, these materials can remember two different shapes. The mechanical properties of these polymers can be adjusted by varying the weight ratio of the two polymers.

Lze připravovat i další typy směsí alespoň dvou víceblokových kopolymerů, ve kterých je alespoň jeden ze segmentů mísitelný s alespoň jedním ze segmentů jiných víceblokových kopolymerů. Pokud jsou dva různé segmenty mísitelné a společně vybudují doménu, pak tepelný přechod této domény závisí na hmotnostním obsahu těchto dvou segmentů. Maximální počet paměťových tvarů vychází z počtu tepelných přechodů směsi.Other types of blends of at least two multi-block copolymers may be prepared in which at least one of the segments is miscible with at least one of the segments of other multi-block copolymers. If two different segments are miscible and together build a domain, then the thermal transition of that domain depends on the mass content of the two segments. The maximum number of memory shapes is based on the number of thermal transitions of the mixture.

Směsi s tvarovou pamětí mohou mít lepší schopnost tvarové paměti než samotná složka směsi. Směsi s tvarovou pamětí se skládají z alespoň jednoho víceblokového kopolymeru a alespoň jednoho homo- nebo kopolymeru. Dvou- třínebo čtyřblokové kopolymery mohou být vhodnými náhradami za víceblokové kopolymery.Shape memory compositions may have a better shape memory capability than the component of the composition itself. The shape memory compositions consist of at least one multiblock copolymer and at least one homo- or copolymer. Two- or four-block copolymers may be suitable substitutes for multi-block copolymers.

Směsi s tvarovou pamětí jsou velmi vhodné pro průmyslové aplikace, jelikož lze získat široký obor mechanických, tepelných a tvarově paměťových schopností pouze ze dvou nebo tří základních polymerů jejich smísením v různých hmotnostních poměrech. Dvojčitý šroubový extruder je příkladem standardního postupu, který lze použít pro míchání složek a postup míšení.Shape memory compositions are well suited for industrial applications since a wide range of mechanical, thermal and shape memory capabilities can be obtained from only two or three base polymers by mixing them in different weight ratios. The twin screw extruder is an example of a standard process that can be used for mixing the components and mixing process.

• ·• ·

- 18 Polymery s funkčními skupinami, které odpovídají na jiné než teplotní podněty- 18 Polymers with functional groups that respond to non-thermal stimuli

Při řešení, jemuž se dává přednost obsahuje směs polymerů s tvarovou pamětí alespoň jeden stabilní segment a alespoň jeden přizpůsobivý segment, nebo více přizpůsobivých segmentů, které jsou kovalentně zesítěny, a kde alespoň dva ze segmentů jsou vázány přes funkční skupinu, která je odštěpitelná působením světla, změnou iontové koncentrace, změnou pH, elektrickým polem, magnetickým polem a/nebo ultrazvukem. Vedle změny tvaru jako odezvy na změny teploty může směs měnit svůj tvar i jako odezvu na působení světla, změnu koncentrace iontů, změnu pH, elektrického pole, magnetického pole a/nebo ultrazvuku. Dočasný tvar těchto polymerů je zafixován kovalentním zesítěním.In a preferred solution, the blend of shape memory polymers comprises at least one stable segment and at least one adaptable segment, or more adaptable segments that are covalently crosslinked, and wherein at least two of the segments are bonded through a light-cleavable functional group. , changing ion concentration, changing pH, electric field, magnetic field and / or ultrasound. In addition to changing the shape in response to changes in temperature, the composition may also change its shape in response to light, change in ion concentration, change in pH, electric field, magnetic field and / or ultrasound. The temporary shape of these polymers is fixed by covalent crosslinking.

i. Fotochemické podnětyi. Photochemical stimuli

Ke vzájemné vazbě přizpůsobivých segmentů a udržení polymeru v dočasném tvaru lze použít fotoreverzibilní reakce. Původní tvar materiálu je daný stabilním segmentem. Fotochemickým odštěpením těchto vazeb se materiál vrátí do svého původního tvaru. Jelikož jsou tyto reakce fotoreverzibilní, mohou se vazby vytvářet a rozkládat cykly. Pokaždé, kdy jsou vazby roztrženy, musejí být vždy opět vytvořeny, aby vznikl paměťový tvar. Příklady takových funkčních skupin schopných projít fotoreverzibilními reakcemi jsou deriváty kyseliny skořicové a kyseliny skořicoamylidenové (cinnamylidene). Vazba a štěpení mohou být indukovány různými vlnovými délkami UV záření. Odštěpení může navíc nastat tepelným působením.Photoreversible reactions can be used to bind the conforming segments and keep the polymer in a temporary shape. The original shape of the material is given by the stable segment. By photochemical cleavage of these bonds, the material returns to its original shape. Because these reactions are photoreversible, bonds can form and decompose cycles. Each time ties are torn, they must always be re-formed to create a memory shape. Examples of such functional groups capable of undergoing photoreversible reactions are cinnamyl acid and cinnamylidene acid derivatives (cinnamylidene). Binding and cleavage can be induced by different UV wavelengths. In addition, cleavage can occur by thermal action.

Pro jiné řešení mohou polymery obsahovat postranní řetězce s chromofory jako jsou azoskupiny, které absorbují světlo. Chromofory lze také zabudovat do hlavního řetězce. Stabilní a/nebo přizpůsobivé segmenty mohou také obsahovat dvojné vazby, které se při absorbci světla isomery chromoforů posunují z cis do trans polohy. Světlo lze též používat k isomeraci segmentů, což dramaticky ovlivní Ttrans segmentu. Původní tvar takových polymerů je určen stabilním segmentem. Potom se mohou polymery deformovat do přechodného tvaru. Přechodný tvar seFor another solution, the polymers may contain side chains with chromophores such as azo groups that absorb light. Chromophores can also be built into the main chain. The stable and / or conformable segments may also contain double bonds that shift the isomers of the chromophores from the cis to the trans position upon light absorption. Light can also be used to segment isomerise, which dramatically affects the Ttrans segment. The original shape of such polymers is determined by the stable segment. Thereafter, the polymers may be deformed into an intermediate shape. Transitional shape made

- 19 zafixuje působením světla na polymer, čímž se způsobí fotoisomerace. Při tomto způsobu je polymeru bráněno v návratu do původního tvaru, protože se zvýšila teplota tepelného přechodu. Tímto způsobem lze také přivodit přechod z jedné pevné fáze do druhé.- 19 fixes by the action of light on the polymer, causing photoisomerization. In this method, the polymer is prevented from returning to its original shape because the temperature of the thermal transition has increased. In this way, a transition from one solid phase to another can also be induced.

ii. Změny iontové síly a/nebo pHii. Changes in ionic strength and / or pH

Jsou známy různé funkční skupiny síťující v přítomnosti jistých iontů nebo jako odezva na změnu pH. Je například známo, že vápenaté ionty síťují aminové a alkoholové skupiny, tj. aminové skupiny na alginátu mohou být zesíťovány vápenatými ionty. Také karboxylátové a aminové skupiny se nabíjejí při určitých hodnotách pH. Pokud jsou tyto skupiny nabité, mohou se síťovat s ionty opačného náboje. Přítomnost skupin reagujících na změny koncentrace určitých druhů iontů a/nebo změny pH, vyústí to u stabilních nebo přizpůsobivých segmentů v reverzibilní zesítění mezi těmito segmenty. Při zesítění segmentů se tvar předmětu může zafixovat. Po deformaci tvaru může změna iontové koncentrace nebo pH vyústit v odštěpení iontových interakcí, které vytvořily zesítění mezi segmenty a tudíž uvolnit řetězec vzniklý deformací a tím vrátit předmět do jeho původního tvaru. Jelikož se iontové vazby tímto postupem tvoří a štěpí, může k tomu dojít pouze jednou. Přesto se mohou vazby změnou koncentrace iontů nebo změnou pH vytvořit znovu, takže je možno proces opakovat podle přání.Various functional groups are known to cross-link in the presence of certain ions or in response to a change in pH. For example, it is known that calcium ions crosslink amine and alcohol groups, i.e., the amino groups on the alginate can be crosslinked by calcium ions. Also, carboxylate and amine groups are charged at certain pH values. When these groups are charged, they can cross-link with counterions. The presence of groups reacting to changes in the concentration of certain types of ions and / or changes in pH will result in reversible cross-linking between these segments in stable or adaptable segments. When the segments are crosslinked, the shape of the object can be fixed. Upon deformation of the shape, the change in ionic concentration or pH may result in cleavage of the ionic interactions that have created cross-linking between the segments and thus release the deformation chain and thereby return the object to its original shape. Since ionic bonds are formed and cleaved by this process, this can only occur once. Nevertheless, the bonds can be re-formed by changing the ion concentration or pH, so that the process can be repeated as desired.

iii. Elektrické a magnetické poleiii. Electric and magnetic fields

Různé zbytky jako jsou chromofory s velkým počtem delokalizovaných elektronů zvyšují po vložení elektrických nebo magnetických polí teplotu jako důsledek zvýšeného toku elektronů způsobeného tímto polem. Po zvýšení teploty těchto materiálů může dojít k tvarové paměti způsobené teplem stejným způsobem jako tehdy, pokud by byl materiál zahříván přímo. Takovéto směsi jsou zvláště vhodné pro biomedicínské aplikace, kde by přímé použití tepla na implantovaný materiál mohlo způsobit potíže, avšak vložené magnetické nebo elektrické pole má pouze účinek na ty molekuly, které obsahují chromofor a neohřívá se okolní tkáň.Various residues, such as chromophores with a large number of delocalized electrons, increase the temperature after insertion of electric or magnetic fields as a result of the increased electron flux caused by this field. When the temperature of these materials increases, the shape memory caused by heat can occur in the same way as if the material were heated directly. Such compositions are particularly suitable for biomedical applications where direct application of heat to the implanted material could cause problems, but the inserted magnetic or electric field only has an effect on those molecules that contain a chromophore and do not heat surrounding tissue.

• * • ·• * • ·

- 20 iV. Ultrazvuk- 20 iV. Ultrasound

Různé materiály obsahují reaktivní skupiny fragmentující jako odezva na působení ultrazvuku. Příklady takových skupin jsou takové skupiny, které vytvářejí stabilní radikály jako jsou nitroso a trifenylmethanová skupina. Tvar předmětu se nechá zafixovat při vytváření vazeb mezi dvěma nebo více přizpůsobivými segmenty, například použitím tepla nebo světla. Po deformaci tvaru může působení ultrazvuku rozrušit vazby mezi přizpůsobivými segmenty a uvolnit řetězec způsobující deformaci. Předmět se potom vrátí do svého původního tvaru. Jelikož se při tomto procesu vytvářejí a odbourávají kovalentní vazby, může proběhnout jenjednou.Various materials contain reactive groups fragmented in response to ultrasound. Examples of such groups are those which form stable radicals such as nitroso and triphenylmethane. The shape of the object is allowed to be fixed when bonding between two or more adaptive segments, for example using heat or light. Upon deformation of the shape, the effect of ultrasound can break the bonds between the adaptive segments and release the strain causing the deformation. The object then returns to its original shape. Since covalent bonds are formed and degraded in this process, only one can occur.

III. Způsoby výroby polymerůIII. Methods of production of polymers

Polymery používané k vytváření segmentů v SMP popsané výše jsou jak komerčně dostupné, tak mohou být syntetizovány rutinními chemickými postupy. Odborníci mohou polymery snadno připravit za použití známých chemických postupů.The polymers used to form segments in the SMP described above are both commercially available and can be synthesized by routine chemical methods. Those skilled in the art can readily prepare polymers using known chemical procedures.

IV. Způsoby tvarování směsí polymerůIV. Methods of forming polymer blends

Směsi lze formovat do prvního tvaru za příslušných podmínek, například při teplotě nad Ttrans stabilních segmentů a nechat je ochladit pod Ttrans přizpůsobivého(ých) segmentu(ů). Standardními technologiemi jsou extruze a vstřikovací lití. Předmět může být volitelně přeformován do druhého tvaru. Použitím tepla nebo dalšího souboru podmínek se předmět vrátí do původního tvaru.The compositions may be formed into a first shape under appropriate conditions, for example at a temperature above the T tr ans of the stable segments and allowed to cool below the Ttrans of the adaptable segment (s). Standard technologies are extrusion and injection molding. The article may optionally be reformed into a second shape. Using heat or another set of conditions returns the object to its original shape.

Termosetové polymery mohou být připraveny extruzí předpolymerovaného materiálu (makromonomerů) a původní tvar zafixován při teplotě nad Ttrans termosetového polymeru, například ozářením reaktivních skupin na monomeru. Přechodný tvar se zafixuje ochlazením materiálu pod Ttrans po deformaci materiálu.Thermoset polymers can be prepared by extruding the prepolymerized material (macromonomers), and fixed by the original shape at a temperature above T tra ns thermoset polymer, for example by irradiation with reactive groups on the monomer. The intermediate shape is fixed by cooling the material below T tra ns after material deformation.

Zesíťování může být také provedeno v roztoku makromonomerů. Rozpouštědlo seThe crosslinking can also be carried out in a solution of macromonomers. Solvent

- 21 z vytvořeného gelu následným krokem odstraní.- 21 removed from the gel formed by a subsequent step.

Takové směsi vytvořené z termoplastických polymerů mohou být nadouvány, extrudovány na tabule nebo tvarovány vstřikovacím litím, například k vytváření vláken. Směsi mohou být také tvarovány jinými způsoby odborníkům v obrábění pevných předmětů známými, například laserovým obráběním, mikroobráběním, použitím horkého drátu a postupy CAD/CAM (počítačem prováděné konstruování/počítačem řízená výroba). Při tvarování termosetových polymerů se dává přednost těmto postupům.Such mixtures formed from thermoplastic polymers may be blown, extruded into sheets or injection molded, for example, to form fibers. The compositions may also be shaped by other methods known to those skilled in the art of solid object machining, such as laser machining, micro machining, hot wire use, and CAD / CAM (computer-aided design / computer-controlled manufacturing) processes. In forming thermoset polymers, these processes are preferred.

1. Přechody mezi tvary1. Transitions between shapes

U některých aplikací je výhodné postupovat po malých krocích od dočasného tvaru k jinému dočasnému tvaru nebo původnímu tvaru. Za řízení obsluhou je možno mezi tvary podle potřeby postupovat zpět i vpřed.In some applications, it is advantageous to proceed in small steps from the temporary shape to another temporary shape or the original shape. Under operator control, it is possible to move back and forth between the shapes as required.

A. Široké tepelné přechodyA. Wide thermal transitions

Obvykle je Ttrans tvarové paměti ostrá, takže se polymer navrátí do svého původního tvaru jednoduše zahřátím materiálu pouze o několik stupňů Celsia. Jindy však mají polymery s tvarovou pamětí široký teplotní přechod, takže se původní tvar plně vrátí pouze pokud se polymer zahřeje výše než je horní hranice tepelného přechodu. Částečný návrat nastane při zahřátí na teplotu mezi dolní a horní hranicí tepelného přechodu. V tomto případě je startérem teplota a účinek je nutně nezávislý na časovém intervalu působení tepla.Tt is usually wound shape memory sharp, so that the polymer returns to its original shape simply by heating the material only a few degrees Celsius. Alternatively, however, the shape memory polymers have a wide temperature transition, so that the original shape will only fully return when the polymer is heated above the upper limit of the thermal transition. Partial return occurs when heated to a temperature between the lower and upper limit of the thermal transition. In this case, the starter is the temperature and the effect is necessarily independent of the time interval of heat exposure.

B. Postupný převod energieB. Gradual energy transfer

K navrácení paměťového tvaru je zapotřebí k převodu polymeru s tvarovou pamětí jistého množství energie. K dosažení tepelného ovlivnění tvarové paměti závisí množství energie nutné k úplné obnově paměťového tvaru na tepelné kapacitě materiálu. U velmi citlivých materiálů proto množství energie závisí na dávce ozáření. Při řešení kterému se dává přednost, má mít polymer pro ovlivnění tepelné tvarové paměti ostrý tepelný přechod a jeho spuštění se má zakládat na době působení teploty vyšší než Ttrans· Mezi další faktory ovlivňujícími přechod patří hmota nebo rozměry materiálu a teplota a součinitel přestupu tepla do média ···· • 4To restore the memory shape, a certain amount of energy is required to convert the shape memory polymer. To achieve a thermal effect on the shape memory, the amount of energy required to completely restore the shape memory depends on the thermal capacity of the material. For very sensitive materials, therefore, the amount of energy depends on the radiation dose. When the solution which is preferred, is to have the polymer to influence the thermal shape memory sharp thermal transition, and its execution is to be based on the time to temperature of greater than Tt wounds · Other factors affecting the transition include the mass or dimensions of the material and the temperature and heat transfer coefficient to Media ···· • 4

• · • ·• · • ·

- 22 nebo prostředí (a použitého k jeho ohřívání), které je ve styku s materiálem. Čím vyšší je například teplota prostředí, tím větší je rychlost, s jakou se obnoví paměťový tvar.- 22 or an environment (and used to heat it) in contact with the material. For example, the higher the ambient temperature, the greater the rate at which the memory shape is restored.

C. Selektivní přenos energie a alternativní mechanismyC. Selective energy transfer and alternative mechanisms

V případě klasického způsobu ovlivnění tepelné tvarové paměti musí být k obnovení původního tvaru zahříván celý polymer působením (a přenosem) tepelné energie z vnějšího zdroje. Při alternativním řešení se zahřívá polymer jiným energetickým zdrojem než je teplotní. Využitím této techniky je možné nejen zahřát celý předmět s tvarovou pamětí, ale i určité jeho části (jiný způsob spuštění a zdokonalení regulace k obnovení původního tvaru).In the classical way of influencing the thermal shape memory, the entire polymer must be heated (and transferred) by thermal energy from an external source to restore the original shape. In an alternative solution, the polymer is heated by an energy source other than a thermal source. By using this technique it is possible not only to heat the whole object with the shape memory, but also some parts (another way of starting and improving the regulation to restore the original shape).

i. Světelná energiei. Light energy

Polymery absorbují světlo různých vlnových délek v závislosti na své chemické struktuře. Polymery vykazují běžně silnou absorbci záření v infračervené (IR) a blízké infračervené (NIR) oblasti. Nejsilnější a nejvhodnější absorbční oblasti pro patřičnou aplikaci lze najít s využitím IR nebo NIR spektroskopie. Polymery s tvarovou pamětí mohou také vykazovat silnou absorbci v ultrafialové (UV) oblasti. Na polymery lze působit světlem majícím ve svém spektru alespoň jednu ze specifických frekvencí tak, aby absorbovaly světelnou energii a zahřály se. Absorbční charakteristiky polymerů s tvarovou pamětí lze modifikovat přidáváním chromoforů, což jsou fragmenty, funkční skupiny nebo molekuly vykazující silnou absorbci ve specifických oblastech UV/viditeiného/IR/NIR/mikrovlnného spektra. Chromofor může být kovalentně vázán na polymer, kombinován jako fyzikální směs s polymerem, nebo obojí.Polymers absorb light of different wavelengths depending on their chemical structure. Polymers typically exhibit strong radiation absorption in the infrared (IR) and near infrared (NIR) regions. The strongest and most suitable absorption regions for proper application can be found using IR or NIR spectroscopy. Shape memory polymers may also exhibit strong absorption in the ultraviolet (UV) region. Polymers can be treated with light having at least one of the specific frequencies in their spectrum to absorb light energy and heat up. The absorption characteristics of shape memory polymers can be modified by the addition of chromophores, which are fragments, functional groups, or molecules exhibiting strong absorption in specific regions of the UV / visible / IR / NIR / microwave spectrum. The chromophore may be covalently bound to the polymer, combined as a physical mixture with the polymer, or both.

U biomedicínských případů, kterým se dává přednost, se může používat neinvazivní regulace implantace SMC předmětů. Na implantovaný předmět se může například působit specifickým vnějším světelným zdrojem, který současně neohřívá tkáň, sérum nebo další části fyziologického prostředí obklopujícího SMP implantát. Takový světelný zdroj (např. žárovka) musí emitovat jednu nebo více frekvencí (např. blízkou infračervenou oblast, „NIR“), která není absorbována <*·>»·In preferred biomedical cases, non-invasive regulation of the implantation of SMC articles may be used. For example, the implanted article may be treated with a specific external light source that does not simultaneously heat the tissue, serum, or other parts of the physiological environment surrounding the SMP implant. Such a light source (eg a light bulb) must emit one or more frequencies (eg near infrared, "NIR") that are not absorbed.

• · • · · • · · • · ♦ • · ·• · · · · · · · · · · · · · · ·

- 23 fyziologickým prostředím, ale je absorbována materiálem s tvarovou pamětí. Použití světla NIR je v diagnostickém oboru známé.- 23 physiological environment, but is absorbed by the shape memory material. The use of NIR light is known in the diagnostic art.

Při alternativním řešení se k řízení frekvence světla působícího na SMP implantát používá interferenční techniky. Interference zajišťuje trojrozměrné (3D) nařízení na oblast, na kterou se má působit, protože specifická frekvence absorbovaná předmětem s tvarovou pamětí se vytvoří ve specifickém místě interferencí dvou nebo více svazků křížících se v tomto specifickém místě. Zdroje těchto svazků jsou vně těla a frekvence svazků se obecně modulují radiofrekvencí volenou tak, aby při interferenci vznikala požadovaná frekvence.In an alternative solution, interference techniques are used to control the frequency of light acting on the SMP implant. Interference provides a three-dimensional (3D) order to the area to be treated because a specific frequency absorbed by the shape memory object is created at a specific location by the interference of two or more beams intersecting at that specific location. The sources of these beams are outside the body, and the beam frequencies are generally modulated by a radio frequency selected to produce the desired frequency upon interference.

ii. Ultrazvukii. Ultrasound

U alternativního řešení se do předmětu s tvarovou pamětí zabudují bublinky plynu nebo kapaliny obsahující bublinky, nejlépe fluorované uhlovodíky.In an alternative embodiment, bubbles of gas or liquid containing bubbles, preferably fluorocarbons, are incorporated into the shape memory article.

Při využívání standardní ultrazvukové technologie se může ve směsi plyn/kapalina indukovat k ohřátí SMP kavitační účinek. Technologie řízené 3-D aplikace ultrazvuku je odborníkům v biomedicínské diagnostice známa.Using standard ultrasonic technology, a cavitation effect can be induced in the gas / liquid mixture to heat the SMP. The technology of controlled 3-D ultrasound application is known to those skilled in biomedical diagnostics.

iii. Obecněiii. In general

Také je možné převod energie ovlivnit na základě interakce polymeru s tvarovou pamětí s elektromagnetickými! poli. Použití magnetických polí k vybuzení ohřevu nebo lokalizovaných tepelných změn je dobře známo. U ještě dalšího řešení se vytváří přenos energie nezářivými účinky, jako je Foerster-Perrinův přenos energie.It is also possible to influence the energy transfer due to the interaction of the shape memory polymer with the electromagnetic! field. The use of magnetic fields to induce heating or localized thermal changes is well known. In yet another solution, energy transfer is generated by non-radiant effects, such as Foerster-Perrin energy transfer.

2. „Two-way ovlivnění tvarové paměti2. Two-way shape memory influencing

Předměty z polymerů s tvarovou pamětí lze připravit tak, aby měly dva původní (trvalé) tvary, tj. dvoucestné ovlivnění tvarové paměti. Tyto systémy vždy sestávají alespoň ze dvou složek. Složky se kombinují vrstvenou technologií (podobně jako bimetaly), nebo se nechají prolnout mřížky. Změnou teploty změní předmět s tvarovou pamětí svůj tvar směrem k trvalému tvaru 1 nebo trvalému tvaru 2. Každý z trvalých tvarů náleží jedné složce předmětu. Výsledné tvary jsou vždy vShapes of shape memory polymers can be prepared to have two original (permanent) shapes, ie, two-way shape memory effects. These systems always consist of at least two components. The components are combined by layered technology (similar to bimetals) or the grids can be blended. By varying the temperature, the shape memory article changes its shape towards permanent shape 1 or permanent shape 2. Each of the permanent shapes belongs to one component of the object. The resulting shapes are always in

- 24 rovnováze mezi oběma tvary. Teplotní závislost tvaru je způsobena tou skutečností, že mechanické vlastnosti jedné složky („složka A“) jsou v požadované teplotní oblasti téměř nezávislé na teplotě. Mechanické vlastnosti druhé složky („složka B“) na teplotě závisejí. V jednom případě převáží složka B silnější při nižších teplotách v porovnání se složkou A, zatímco složka A převáží při vyšších teplotách a určuje aktuální tvar. Předmět s „two-way“ pamětí lze připravit (a) ustavením původního tvaru složky A; (b) deformací předmětu do původního tvaru složky B; a (c) zafixováním původního tvaru složky B při působení napětí na složku.- 24 balance between the two shapes. The temperature dependence of the shape is due to the fact that the mechanical properties of one component (“component A”) are almost independent of temperature in the desired temperature range. The mechanical properties of the second component ('component B') are temperature dependent. In one case, component B predominates stronger at lower temperatures compared to component A, while component A predominates at higher temperatures and determines the actual shape. An object with two-way memory can be prepared by (a) restoring the original shape of component A; (b) deforming the article to its original shape of component B; and (c) fixing the original shape of component B under stress to the component.

3. Iniciace obnovení původního tvaru degradací polymeru3. Initiation of restoration of the original shape by polymer degradation

Obnovení původního tvaru polymeru s tvarovou pamětí lze iniciovat hydrolytickým degradačním postupem. Při řešení, kterému se dává přednost, se tato charakteristika inkorporuje do systému obsahujícího termoplastický polymer složený ze stabilního segmentu a alespoň jednoho přizpůsobivého segmentu nebo termosetu obsahujícího alespoň jeden přizpůsobivý segment (jednosložkové systémy). U těchto polymerů se mohou vázat dva přizpůsobivé segmenty ihned hydrolyzovatelnou vazbou. Termín „ihned hydrolyzovatelná vazba“ se zde používá k odkazu na skupiny mající hydrolytickou rychlost větší než u ostatních funkčních skupin polymeru. Původní tvar těchto polymerů je určen stabilními segmenty (termoplastický materiál) nebo kovalentním zesítěním (termoset). Dočasný tvar je fixován zesítěním mezi dvěma přizpůsobivými segmenty po deformaci předmětu. Když se zesítění mezi přizpůsobivými segmenty zhydrolyzuje, obnoví se původní tvar. Mezi rychle hydrolyzovatelné funkční skupiny patří aktivované esterové vazby jako je glykolylglykolátová a anhydridová vazba.The recovery of the shape memory polymer may be initiated by a hydrolytic degradation process. In a preferred solution, this characteristic is incorporated into a system comprising a thermoplastic polymer composed of a stable segment and at least one adaptable segment or a thermoset comprising at least one adaptable segment (one-component systems). In these polymers, two adaptive segments can be bound by an immediately hydrolysable bond. The term "readily hydrolyzable bond" is used herein to refer to groups having a hydrolysis rate greater than that of other polymer functional groups. The original shape of these polymers is determined by stable segments (thermoplastic material) or by covalent crosslinking (thermoset). The temporary shape is fixed by cross-linking between the two adaptive segments after deformation of the article. When the crosslinking between the adaptive segments is hydrolyzed, the original shape is restored. Rapidly hydrolyzable functional groups include activated ester linkages such as glycolyl glycolate and anhydride linkages.

U jiného řešení, kterému se dává přednost je polymerem dvousložkový systém, u kterého je alespoň jednou složkou kovalentní mřížka, jako IPN, směsná IPN nebo semi-IPN. Kovalentní mřížka je amorfní mřížka mající velmi nízkou Ttrans· Kovalentní mřížka určuje původní tvar systému a druhá složka deformuje systém k zafixování přechodného tvaru. Druhou složkou je v případě IPN jiná mřížka, homo- nebo kopolymer v případě semi-IPN a termoplastický elastomer v případě směsného IPN. První složka (kovalentní mřížka) hydrolyzuje pomaleji než druháIn another preferred solution, the polymer is a two-component system in which at least one component is a covalent lattice such as IPN, mixed IPN or semi-IPN. A covalent lattice is an amorphous lattice having a very low Tt wound . The covalent lattice determines the original shape of the system and the other component deforms the system to fix the intermediate shape. The second component in the case of IPN is another grid, the homo- or copolymer in the case of semi-IPN and the thermoplastic elastomer in the case of mixed IPN. The first component (covalent lattice) hydrolyzes more slowly than the second

- 25 složka, takže polymer obnoví původní tvar, když se druhá složka degraduje.- 25 component, so that the polymer restores its original shape when the second component degrades.

φ toto·· to · · • tototo • toto • · to toto ·· ·· ··♦· ·«·« • to · · · · • to « to to · to toto · · · · ><· ♦··· ··φ · · tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot tot <toto <<<<<<<< ·· ··

V. AplikaceV. Applications

Tyto materiály mají ohromný počet aplikací.These materials have a huge number of applications.

1. Terapeutické, profylaktické a diagnostické aplikace1. Therapeutic, prophylactic and diagnostic applications

Tyto materiály jsou zvláště vhodné pro medicínské a biologické aplikace.These materials are particularly suitable for medical and biological applications.

Jakékoliv z mnoha terapeutických, profylaktických a/nebo diagnostických činidel může být například zavedeno do polymerní směsi, která může lokálně nebo systematicky přivádět zavedená činidla po jejich podání pacientovi. Mezi příklady patří syntetické anorganické nebo organické sloučeniny nebo molekuly, proteiny a peptidy, polysacharidy a další cukry, lipidy a molekuly nukleové kyseliny mající terapeutické, profylaktické nebo diagnostické působení. Mezi molekuly nukleových kyselin patří geny, plasmid DNK, samotná DNK, inhibitory transkripce molekuly, které váží komplementární DNK k inhibici transkripce, ribozymy a doprovodné rybozymové sekvence. Činidla jako jsou vazoaktivní činidla, neuroaktivní činidla, hormony, růstové faktory, cytokinetika, anestetika, steroidy, antikoagulanty, protizánětlivé látky, imunomodulační činidla, cytotoxická činidla, profylaktické činidla, antibiotika, protivirové činidla, inhibitory, antigeny a protilátky, která se zavádějí, mohou mít mnoho biologických účinků. V některých případech mohou být proteiny protilátkami nebo antigeny, které by jinak byly podávány injekčně, aby se docílila odpovídající odezva. Proteiny jsou definovány jako látky obsahující 100 aminokyselinových zbytků nebo více; peptidy mají méně než 100 aminokyselinových zbytků. Pokud není uváděno jinak, termínem protein se míní jak proteiny, tak peptidy. Polysacharidy, jako je heparin lze podávat také. Sloučeniny s velkým rozsahem molekulových hmotnosti, například mezi 10 a 500000 gramů na mol lze zapouzdřit.For example, any of a variety of therapeutic, prophylactic, and / or diagnostic agents may be incorporated into a polymer composition that can locally or systematically deliver the introduced agents after administration to the patient. Examples include synthetic inorganic or organic compounds or molecules, proteins and peptides, polysaccharides and other sugars, lipids and nucleic acid molecules having therapeutic, prophylactic or diagnostic activity. Nucleic acid molecules include genes, plasmid DNA, DNA itself, transcription inhibitors of the molecule that bind complementary DNA to inhibit transcription, ribozymes, and flanking ribozyme sequences. Agents such as vasoactive agents, neuroactive agents, hormones, growth factors, cytokinetics, anesthetics, steroids, anticoagulants, anti-inflammatory agents, immunomodulatory agents, cytotoxic agents, prophylactic agents, antibiotics, antiviral agents, inhibitors, antigens and antibodies that are introduced can have many biological effects. In some cases, the proteins may be antibodies or antigens that would otherwise be injected to achieve an appropriate response. Proteins are defined as substances containing 100 amino acid residues or more; the peptides have less than 100 amino acid residues. Unless otherwise indicated, the term protein refers to both proteins and peptides. Polysaccharides such as heparin can also be administered. Compounds with a large molecular weight range, for example between 10 and 500000 grams per mole, can be encapsulated.

Mezi diagnostická nebo zobrazovací činidla, která lze používat, patří komerčně dostupná činidla užívaná v pozitronové emisní tomografii (PET), počítačem řízenéDiagnostic or imaging agents that can be used include commercially available reagents used in positron emission tomography (PET), computer controlled

- 26 tomografii (CAT), jednofotonové emisní počítačové tomografii, rentgenografii, fluoroskopii, zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) a kontrastní látky pro ultrazvuk.- 26 tomography (CAT), single photon emission computed tomography, X-ray, fluoroscopy, magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound contrast media.

2. Předměty a zařízení pro biomedicínské aplikace2. Subjects and devices for biomedical applications

Směsi polymerů lze využívat k přípravě předmětů s možností využití v biomedicínských aplikacích. Lze například připravit šicí prostředky, materiály pro ortodoncii, šrouby do kostí, nehty, desky, síta, protetika, čerpadla, katetry, rourky, fólie, stenty, ortopedické spony, dlahy, pásky pro přípravu odlitků a koster pro tkáňové inženýrství, kontaktní čočky, zařízení pro přivádění léků, implantáty a tepelné indikátory.Mixtures of polymers can be used to prepare articles for use in biomedical applications. For example, sewing aids, materials for orthodontics, bone screws, nails, plates, sieves, orthotics, pumps, catheters, tubes, foils, stents, orthopedic clips, splints, tapes for preparing castings and skeletons for tissue engineering, contact lenses, drug delivery devices, implants and heat indicators.

Směsi implantovatelných polymerů se přednostně připravují z biokompatibilních polymerů a u většiny aplikací z biologicky degradovateíných polymerů. Biologicky degradovatelné polymery degradují kontrolovanou rychlostí v závislosti na složení a zesítění polymeru. Degradovatelné polymerní implantáty eliminují nutnost oprav implantátů a lze je použít současně se zavedením terapeutických činidel. Materiály lze využívat u mnohých aplikací vyžadujících zátěž a řízenou degradaci. Směsi polymerů lze formovat do tvaru implantátu, který lze do těla implantovat tak, aby plnil mechanickou funkci. Mezi příklady takových implantátů patří tyčky, kolíčky, šrouby, desky a anatomické tvary. Přednost se dává zvláště směsím pro přípravu šicího materiálu, který je dostatečně tuhý, aby se s ním mohlo snadno pracovat, avšak při dosažení tělesné teploty změkne a vytvoří druhý tvar, který je pro pacienta mnohem snesitelnější a ještě umožňuje hojení.Mixtures of implantable polymers are preferably prepared from biocompatible polymers and, in most applications, from biodegradable polymers. Biodegradable polymers degrade at a controlled rate depending on the composition and crosslinking of the polymer. Degradable polymer implants eliminate the need for implant repair and can be used in conjunction with the introduction of therapeutic agents. Materials can be used in many applications requiring load and controlled degradation. The polymer blends can be shaped into an implant that can be implanted into the body to perform a mechanical function. Examples of such implants include rods, pins, screws, plates and anatomical shapes. Especially preferred are compositions for preparing a suture material that is sufficiently rigid to be easy to work with, but when it reaches body temperature it softens to form a second shape that is more tolerable to the patient and still allows healing.

Dalším využitím, jemuž se dává přednost je oblast katetrů. Katetry obecně vyžadují vysokou tuhost při zavádění, avšak pokud už jsou zavedeny, je lépe, pokud jsou měkké a ohebné. U řešení, kterému se dává přednost, je SMP katetr pod tělesnou teplotou tuhý pro snadné zavedení a po ohřátí na tělesnou teplotu změkne a sníží pacientovo obtěžování a komplikace.Another preferred application is the catheter area. Catheters generally require a high insertion rigidity, but if they are already in place, it is better if they are soft and flexible. In a preferred solution, the SMP catheter is rigid below body temperature for ease of insertion, and upon warming to body temperature it softens and reduces patient annoyance and complications.

Směs polymerů může být kombinována s plnidly, ztužujícími materiály, radiozobrazovacími materiály, excipienty nebo dalšími materiály, které jsou nutné pro patřičnou implantační aplikaci. Odborníci snadno určí množství těchto látek, které se mají do směsi dát.The polymer blend may be combined with fillers, reinforcing materials, radioimaging materials, excipients, or other materials necessary for proper implantation application. Those skilled in the art will readily determine the amount of such substances to be incorporated into the composition.

- 27 • · • · • · • ·- 27

Předměty mohou zavádět různá terapeutická a/nebo diagnostická činidla, jak to je výše uvedeno.The articles may incorporate various therapeutic and / or diagnostic agents as described above.

3. Nemedicínské aplikace3. Non-medical applications

Pro složení polymerů s tvarovou pamětí existuje mnoho jiných dalších aplikací, než jsou pouze biomedicínské. Mezi tyto aplikace patří: polymerní pěny s tvarovou pamětí, součástky vyžadující odstranění deformace po absorbci nárazu jako jsou nárazníky a další části karosérie automobilu, balení potravin, automatické sytiče pro spalovací motory, polymerní kompozity, textilie, látky propouštějící vlhkost jako je sportovní oblečení, materiál na pleny a podšívky bot, potrubní spoje, materiály na jádra forem, teplem smrštitelné hadice, přepisovatelné kompaktní disky (CD) a spojovací kolíky, teplotní čidla, tlumicí materiály, podložky a ochranné prostředky, hračky, spojovací materiály pro jednotlivé trubky k vnitřnímu opouzdření, spojovací kolíky, materiály na lékařské pomůcky, které jsou používány při sádrování, atd., kancelářské a výukové materiály, umělé květiny, panenky, vnitřní laminace válců jehličkových tiskáren pro počítače, zvukotěsné materiály, součástky vyžadující obnovu po deformaci tvaru po absorbci nárazu jako jsou automobilové nárazníky a další součásti, stavební výplňové materiály v dělených částech staveb, přenosné nádoby, které lze sbalit pokud nejsou používány a které se navrátí do původního stavu při použití, mechanická zařízení jako jsou spojky, atd., různé teplem smrštitelné hadice, materiály pro humánní kosmetické využití, polymerní pěny s tvarovou pamětí, vlákna, polymerní kompozity, ucpávky a těsnění, sytičové ventily, zvukové izolace a olejové filtry.There are many applications other than biomedical applications for formulating shape memory polymers. These applications include: shape memory polymer foams, impact-absorbing parts such as bumpers and other body parts, food packaging, automatic chokes for internal combustion engines, polymer composites, textiles, moisture-permeable substances such as sportswear, material for diapers and shoe linings, pipe joints, mold core materials, heat-shrink tubing, rewritable compact discs (CDs) and dowel pins, temperature sensors, damping materials, pads and protective equipment, toys, pipe jointing materials for internal encapsulation, dowel pins, materials for medical aids used in plastering, etc., office and teaching materials, artificial flowers, dolls, internal lamination of dot matrix printer rollers for computers, soundproof materials, components requiring recovery after deformation u after impact absorption such as car bumpers and other components, building filler materials in divided parts of buildings, portable containers that can be collapsed when not in use and which return to their original state in use, mechanical devices such as couplings, etc., various heat shrinkable hoses, materials for human cosmetic use, polymeric memory foam, fibers, polymer composites, seals and gaskets, choke valves, sound insulation and oil filters.

Pěny s tvarovou pamětí mají deformovaný tvar a zdánlivě odlitý tvar. Svůj deformovaný tvar mají při stlačení při teplotě vyšší než Ttrans a udrží si tento stlačený tvar při teplotě nižší než Ttrans tak, jak je stlačen a do původního odlitého tvaru se stlačený polymer opět vrátí po zahřátí nad teplotu pro obnovení původního tvaru. Pěny lze připravovat polymerací materiálů v přítomnosti nadouvacího činidla (např. plynu nebo nízkovroucího rozpouštědla).The shape memory foams have a deformed shape and a seemingly cast shape. They have their deformed shape when compressed at a temperature greater than T tra ns and maintain this compressed shape at a temperature less than Tt ws as it is compressed, and the compressed polymer returns to its original cast shape after heating above the temperature to restore the original shape. Foams can be prepared by polymerizing materials in the presence of a blowing agent (eg, gas or low boiling solvent).

VII. Způsoby použitíVII. Methods of use

Některé určité předměty jsou zamýšleny k udržení požadovaného tvaru, pokud se ·Certain articles are intended to maintain the desired shape when ·

- 28 s nimi nezachází způsobem, který se neshoduje s jejich normálním používáním. Automobilové nárazníky si například udržují svůj požadovaný tvar až do nárazu. Výrobek, který v sobě má SMP lze používat v jeho požadovaném tvaru, avšak lze ho po poškození (např. deformaci) opravit, například teplem.- 28 shall not be treated in a manner inconsistent with their normal use. For example, automobile bumpers maintain their desired shape until impact. A product having an SMP can be used in its desired shape, but can be repaired after damage (eg, deformation), for example, by heat.

Jiné předměty jsou zamýšleny tak, že jsou používány ve svém prvním zamýšleném tvaru a druhý tvar je pro druhé zamýšlené využití. Mezi takovéto příklady patří biomedicinální předměty, které mohou vytvořit druhý tvar při dosažení tělesné teploty nebo po aplikaci vnějších podnětů, které ohřejí předmět nad tělesnou teplotu.Other objects are intended to be used in their first intended shape and the second shape is for the second intended use. Such examples include biomedical articles that may form a second shape upon reaching body temperature or after application of external stimuli that heat the article above body temperature.

Další předměty jsou pro zamýšlené použití, takže se změní tvar jako odezva na změny teploty spuštěním nějaké činnosti, jako je zapnutí mechanického nebo elektrického vypínače. Vypínač může například sloužit k regulaci teploty prostředí SMP jako u teplotních čidel a automatických sytičů automobilů.Other objects are for the intended use, so that the shape changes in response to temperature changes by triggering some action, such as turning on a mechanical or electrical switch. For example, the circuit breaker can be used to control the temperature of the SMP environment, such as temperature sensors and automotive chokes.

Předloženému vynálezu bude lépe rozuměno při odkazech na následující příklady, které jej však nijak neomezují.The present invention will be better understood with reference to the following non-limiting examples.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1: Polymery s tvarovou pamětí z esterurethanového kopolymeruExample 1: Shape memory polymers of esterurethane copolymer

Byla syntetizována skupina biokompatibilních a biologicky degradovatelných víceblokových kopolymerů vykazujících tvarovou paměť s tepelným účinkem. Tyto polymery byly složeny z krystalizovatelného stabilního segmentu (Tm) a přizpůsobivého segmentu majícího teplotu tepelného přechodu Ttrans mezi laboratorní teplotou a tělesnou teplotou. Oproti předchozím segmentovým polyurethanům byl stabilním segmentem oligoester nebo oligoetherester a neobsahoval aromatickou složku.A group of biocompatible and biodegradable multiblock copolymers having a shape memory with thermal effect was synthesized. These polymers were composed of a crystallizable stable segment (T m ) and an adaptable segment having a temperature transition temperature T tran with between room temperature and body temperature. Unlike the previous segmented polyurethanes, the stable segment was an oligoester or oligoetherester and did not contain an aromatic component.

Mechanismus pro programování dočasného tvaru a obnovení trvalého tvaru víceblokového kopolymeru je znázorněn na obrázku 6. Trvalý tvar materiálů byl vytvořen roztavením polymeru a ochlazením nad Ttrans (obr. 6 - horní poloha). Potom se polymer zformoval do dočasného tvaru (obr. 6 - poloha vpravo), který byl zafixován ochlazením pod Ttrans (obr. 6 - poloha dole). Po odstranění tlaku se • ·The mechanism for programming the temporary shape and a permanent shape restoring multiblock copolymer is shown in Figure 6. The permanent shape of the materials was formed by melting the polymer and cooling above Tt wounds (Fig. 6 - top position). Then the polymer was formed into a temporary shape (Fig. 6 - right position), which was fixed by cooling below T tr ans (Fig. 6 - bottom position). After the pressure has been removed,

- 29 původní tvar obnovil opětovným zahřátím nad Ttrans· • · • · · • · · • · · 0 1 • 0 0- 29 restored its original shape by reheating over T tr ans 0 1 • 0 0

Syntéza telechelátů, oligomerů s funkčními skupinami na obou koncíchSynthesis of telechellates, oligomers with functional groups at both ends

Telechelátový makrodiol byl syntetizován polymerací otevřením kruhu cyklických monomerů s di(n-butyl)cínoxidem jako transesterifikačním katalyzátorem v atmosféře dusíku.The telechellate macrodiol was synthesized by ring-opening polymerization of cyclic monomers with di (n-butyl) tin oxide as a transesterification catalyst under a nitrogen atmosphere.

Stabilní segment a,co-dihydroxy[oligo(ethylenglykolglykolát)ethylenoligo(ethylenglykolglykolát)] (PDS1200 a PDS1300) byl připraven takto: Monomerní p-dioxan-2 on byl získán před jeho dalším použitím destilací (tepelnou depolymerací) oligomerů. 57 g (0,63 mol) monomeru, 0,673 g (10,9 mmol) ethylenglykolu a 0,192 g (0,773 mmol) di(nbutyl)cínoxidu bylo zahříváno po dobu 24 hodin při 80 °C. Konec reakce (rovnováha) byl stavoven GPC. Produkt byl rozpuštěn v horkém 1,2-dichlorethanu a zfiltrován horkou Buchnerovou nálevkou naplněnou silikagelem. Produkt se získal srážením v hexanu a sušením ve vakuu po dobu 6 hodin.The stable segment of α, ω-dihydroxy [oligo (ethylene glycol glycolate) ethylenoligo (ethylene glycol glycolate)] (PDS1200 and PDS1300) was prepared as follows: Monomeric p-dioxan-2 he was obtained before its further use by distillation (thermal depolymerization) of the oligomers. 57 g (0.63 mol) of monomer, 0.673 g (10.9 mmol) of ethylene glycol and 0.192 g (0.773 mmol) of di (n-butyl) tin oxide were heated at 80 ° C for 24 hours. The end of the reaction (equilibrium) was in the GPC building. The product was dissolved in hot 1,2-dichloroethane and filtered through a hot Buchner funnel packed with silica gel. The product was obtained by precipitation in hexane and drying under vacuum for 6 hours.

Přizpůsobivý segmentFlexible segment

i. Krystalickýi. Crystalline

Poly-s-kaprolaktondioly s různou Mn jsou komerčně dostupné například od Aldrich a Polysciences. Zde byl použit PCL-2000.Poly-s-caprolactone with different Mn are commercially available for example from Aldrich and Polysciences. Here was used PCL-2000.

ii. Amorfní a,c)-dihydroxy[oligo(L-laktát-co-glykolát)ethylenoligo(L-laktát-co-glykolát)] - (zkr.: PLGA2000-15) byl připraven takto: V 1000 ml dvouhrdlé baňce s kulatým dnem bylo zahříváno k roztavení při 40 °C a při míchání 300 g (2,08 mol) L,L-dilaktidu, 45 g (0,34 mol) diglykolidu a 4,94 g (0,80 mol) ethylenglykolu. Dále bylo přidáno 0,614 g (2,5 mmol) di(n-butyl)cínoxidu. Po 7 hodinách dosáhla reakce rovnováhy, jak bylo stanoveno GPC. Reakční směs byla rozpuštěna v 1,2-dichlorethanu aii. Amorphous α, c) -dihydroxy [oligo (L-lactate-co-glycolate) ethylenoligo (L-lactate-co-glycolate)] - (abbreviated: PLGA2000-15) was prepared as follows: In a 1000 ml two-necked round bottom flask was heated to melt at 40 ° C and with stirring 300 g (2.08 mol) of L, L-dilactide, 45 g (0.34 mol) of diglycolide and 4.94 g (0.80 mol) of ethylene glycol. Next, 0.614 g (2.5 mmol) of di (n-butyl) tin oxide was added. After 7 hours the reaction reached equilibrium as determined by GPC. The reaction mixture was dissolved in 1,2-dichloroethane and

9 • 99 • 9

- 30 přečištěna na koloně se silikagelem. Produkt se získal srážením v hexanu a sušil se po dobu 6 hodin ve vakuu.- 30 purified on a silica gel column. The product was obtained by precipitation in hexane and dried for 6 hours in vacuo.

Vlastnosti telechelátůProperties of telechellates

Jak je v následující tabulce 1 znázorněno, byly stanoveny molekulová hmotnost Mn a tepelné vlastnosti makrodíolů.As shown in Table 1 below, the molecular weight M n and the thermal properties of the macrodiols were determined.

Tabulka 1: Molekulová hmotnost a tepelné vlastnosti makrodíolůTable 1: Molecular weight and thermal properties of macrodiols

Označení Designation MnGPC [g.rnor1]M n GPC [g.rnor 2 ] MnVPO [g.rnor1]M n VPO [g.rnor 2 ] Tm [°C]T m [° C] ΔΗ [J.g1]J [Jg 1 ] Tg [°C] Tg [° C] ΔΟΡ [J.g1] ΔΟ Ρ [Jg 1] PCL2000 PCL2000 1980 1980 1690 1690 43 43 73,5 73.5 <-40 <-40 PDS1300 PDS1300 1540 1540 1340 1340 97 97 74,5 74.5 <-20 <-20 - - PDS1200 PDS1200 2880 2880 1230 1230 95 95 75,0 75.0 <-20 <-20 - - PLGA200 0 PLGA200 0 2020 2020 1960 1960 - - - - 29,0 29.0 0,62 0.62

Syntéza termoplastických elastomerů (víceblokové kopolymery)Synthesis of thermoplastic elastomers (multiblock copolymers)

Ve 100 ml dvouhrdlé baňce s kulatým dnem připojené k Soxhletovu extraktoru naplněného molekulovým sítem 0,4 nm byly rozpuštěny v 80 ml 1,2-dichlorethanu dva různé makrodioly (jeden stabilní segment a jeden přizpůsobivý segment) popsané v dále uvedené tabulce 2. Směs byla refluxována k vysušení azeotropickou extrakcí rozpouštědla. Stříkačkou byl přidán čerstvě nadestilovaný trimethylhexan-1,6-diisokyanát a reakční směs byla zahřívána na 80 °C po dobu alespoň 10 dnů. V pravidelných intervalech byly odebírány vzorky směsi ke stanovení molekulové hmotnosti polymeru GPC. Na konci reakce byl získán produkt vysrážením polymeru v hexanech a přečištěn opakovaným rozpouštěním v 1,2-dichlorethanu a srážením v hexanech.In a 100 ml two-necked round-bottomed flask connected to a Soxhlet extractor packed with a 0.4 nm molecular sieve, two different macrodiols (one stable segment and one adaptive segment) described in Table 2 below were dissolved in 80 ml 1,2-dichloroethane. refluxed for drying by azeotropic solvent extraction. Freshly distilled trimethylhexane-1,6-diisocyanate was added via syringe and the reaction mixture was heated to 80 ° C for at least 10 days. The mixture was sampled at regular intervals to determine the molecular weight of the GPC polymer. At the end of the reaction, the product was obtained by precipitation of the polymer in hexanes and purified by repeated dissolution in 1,2-dichloroethane and precipitation in hexanes.

Víceblokové kopolymery byly připraveny z následujících dvou typů polymerů.Multiblock copolymers were prepared from the following two types of polymers.

(i) PDC polymery obsahovaly poly-s-kaprolakton. Ttrans přizpůsobivého segmentu je bod táni.(i) PDC polymers contained poly-s-caprolactone. The tr adaptable segment is the melting point.

(ii) PDL polymery obsahují a,ro-dihydroxy[oligo(L-laktát-co-glykolát)ethylenoligo(Llaktát-co-glykolát)]. Ttrans přizpůsobivého segmentu je bod skelného přechodu.(ii) PDL polymers comprise α, β-dihydroxy [oligo (L-lactate-co-glycolate) ethylenoligo (Llactate-co-glycolate)]. The adaptive segment T r and n is the glass transition point.

- 31 » ·· · »- 30 »·· ·»

»··»··

I · ·«I · · «

Tabulka 2: Syntéza víceblokových kopolymerůTable 2: Synthesis of multiblock copolymers

Polymer Polymer 1. diol 1. diol m [g] , m [g], n [mmol] n [mmol] 2. diol 2. diol m [g] m [G] n [mmol] n [mmol] TMDI [mmol] TMDI [mmol] čas [d] time [d] PDC22 PDC22 PDS1200 PDS1200 3,0245 3,0245 2,653 2,653 PCL2k PCL2k 6,0485 6,0485 3,024 3,024 5,738 5,738 10 10 PDL23 PDL23 PDS1200 PDS1200 2,2787 2,2787 2,000 2,000 PLGA2k PLGA2k 6,1443 6,1443 3,070 3,070 5,163 5,163 10 10 PDC27 PDC27 PDS1300 PDS1300 2,5859 2,5859 1,724 1,724 PCL2k PCL2k 5,3611 5.3611 2,681 2,681 4,368 4,368 14 14 PDC40 PDC40 PDS1300 PDS1300 3,6502 3,6502 2,433 2,433 PCL2k PCL2k 3,9147 3,9147 1,957 1,957 4,510 4,510 13 13 PDC31 PDC31 PDS1300 PDS1300 3,2906 3.2906 2,194 2,194 PCL2k PCL2k 4,8619 4,8619 2,431 2,431 4,500 4,500 16 16 PDL30 PDL30 PDS1300 PDS1300 3,7115 3,7115 2,474 2,474 PLGA2k PLGA2k 4,0205 4,0205 2,011 2,011 4,480 4,480 16 16

Vlastnosti termoplastických elastomerůProperties of thermoplastic elastomers

Stanovené fyzikální, mechanické a degradační vlastnosti směsí jsou uvedeny v následujících tabulkách 3 - 9.The determined physical, mechanical and degradation properties of the mixtures are shown in Tables 3 - 9 below.

Hydrolytické degradační chování nových materiálů bylo zkoušeno v roztoku pufrovaném na pH 7 při 37 °C. Bylo ukázáno, že polymery jsou zcela degradovatelné a jejich rychlost degradace lze nastavit koncentrací snadno hydrolyzovatelných esterových vazeb. Hodnoty ztráty relativní hmotnosti mr = m(t0)/m(t) jsou v % při 37 °C a ztráta relativní molekulové hmotnosti Mr = Mw(t)/Mw(t0) je v % při 37 °C.Hydrolytic degradation behavior of the new materials was tested in a solution buffered to pH 7 at 37 ° C. Polymers have been shown to be completely degradable and their rate of degradation can be adjusted by the concentration of readily hydrolyzable ester bonds. The values of relative mass loss m r = m (t 0 ) / m (t) are in% at 37 ° C and the relative molecular mass loss M r = M w (t) / M w (t 0 ) is in% at 37 ° C.

Toxicita dvou rozdílných víceblokových kopolymerů byla zkoumána zkouškou na kuřecích embryích. Bylo prokázáno, že zárodky se vyvíjely normálně a jejich stav nebyl ovlivněn vzorky polymerů.The toxicity of two different multiblock copolymers was investigated in a chicken embryo assay. It was shown that the germs developed normally and their condition was not affected by polymer samples.

Tabulka 3: Složení kopolyesterurethanů stanovené 400 MHz 1H-NMR spektroskopiiTable 3: Composition of copolyesterurethanes determined by 400 MHz 1 H-NMR spectroscopy

Označení Designation Stabilní segment Stable segment Hmotnostní obsah [%]* Weight content [%] * Přizpůsobivý segment Adaptable segment Hmotnostní obsah [%]* Weight content [%] * PDL23 PDL23 PDS PDS 23,0 23.0 PLGA PLGA 54,2 54.2 PDL30 PDL30 PDS PDS 30,0 30.0 PLGA PLGA 52,1 52.1

PDC22 PDC22 PDS PDS 22,0 22.0 PCL PCL 64,5 64.5 PDC27 PDC27 PDS PDS 27,0 27.0 PCL PCL 61,1 61.1 PDC31 PDC31 PDS PDS 31,1 31.1 PCL PCL 55,4 55.4 PDC40 PDC40 PDS PDS 40,4 40.4 PCL PCL 46,2 46.2

*Zbytek do 100 % je obsah urethanu.* The rest up to 100% is the urethane content.

Tabulka 4: Molekulová hmotnost Mw folií urethanových kopolymerů stanovená multidetektorovou GPCTable 4: Molecular weight M w of urethane copolymer films determined by multidetector GPC

Označení Designation Polymerová folie Polymer foil MW(LS)M W (LS) Mw(Visc)M w (Visc) dn/dc dn / dc [g.mor] [g.mor] [g.mor1][g.mor 1 ] [ml.g-1][ml.g- 1 ] PDL23 PDL23 161,500 161,500 149,000 149,000 0,065 0,065 PDL30 PDL30 79,100 79,100 83,600 83,600 0,057 0.057 PDC22 PDC22 119,900 119,900 78,500 78,500 0,078 0,078 PDC27 PDC27 72,700 72,700 61,100 61,100 0,080 0,080 PDC31 PDC31 110,600 110,600 108,600 108,600 0,065 0,065 PDC40 PDC40 93,200 93,200 86,300 86,300 0,084 0,084

Tabulka 5: Přechodové teploty Tm a Tg, teplo tání AHm a změny tepelné kapacityTable 5: Transition temperatures T m and T g , melting heat AH m and changes in heat capacity

Acp polymerních folií z měření DSC (hodnoty jsou z druhého ohřevu)Ac p polymer foils from DSC measurement (values are from the second heating)

Označení Designation Tm1 [°C] Tm1 [° C] ΔΗγπ1 [J-g'1]Γγπ1 [J-g ' 1 ] ,“O 1 o ,"O 1 o ACP [J-g1]AC P [Jg 1 ] Tm2 [°C] Tm2 [° C] AHm2 [J-g'1]AHm2 [J-g- 1 ] PDL23 PDL23 - - 34,5 34.5 0,38 0.38 - - PDL30 PDL30 - - - - 33,5 33.5 0,25 0.25 85,0 85.0 8,5 8.5 PDC22 PDC22 35,0 35.0 26,0 26.0 - - - - - - - - PDC27 PDC27 37,0 37.0 25,0 25.0 - - - - 75,5 75.5 3,5 3.5 PDC31 PDC31 36,5 36.5 28,5 28.5 - - - - 76,5 76.5 5,5 5.5 PDC40 PDC40 35,0 35.0 7,0 7.0 - - - - 77,5' 77,5 ' 7,0 7.0

Tabulka 6: Mechanické vlastnosti polymerních folií při 50 °C ze zkoušky pevnostiTable 6: Mechanical properties of polymer films at 50 ° C from strength test

Kód Code modul E [MPa] module E [MPa] £r [%] £ r [%] σΓ [MPa]σ Γ [MPa] Smax [%] Smax [%] Cmax [MPa] Cmax [MPa] PDC27 PDC27 1,5 1.5 1350 1350 2,1 2.1 1300 1300 2,3 2.3 PDC31 PDC31 1,5 1.5 1400 1400 4,9 4.9 1300 1300 5,4 5.4 PDC40 PDC40 4,0 4.0 1250 1250 5,8 5.8 1300 1300 5,9 5.9 PDL30 PDL30 2,0 2,0 1400 1400 2,1 2.1 1250 1250 2,3 2.3

• ·• ·

- 33 Tabulka 7: Degradovatelnost PDL22- 33 Table 7: Degradability of PDL22

Čas degradace [d] Degradation time [d] Mr (viskozimetricky) [%]M r (viscosimetric) [%] Mr (rozptylem světla) [%]M r (light scattering) [%] 14 14 81,3 81.3 85,7 85.7 21 21 67,1 67.1 74,6 74.6 29 29 62,9 62.9 65,6 65.6 42 42 43,6 43.6 47,7 47.7 56 56 54,4 54.4 41,9 41.9

Tabulka 7: Degradovatelnost PDL23Table 7: Degradability of PDL23

Čas degradace [d] Degradation time [d] Mr (viskozimetricky) [%]M r (viscosimetric) [%] Mr (rozptyl světla) [%]M r (light scattering) [%] 14 14 61,1 61.1 87,3 87.3 21 21 40,7 40.7 76,7 76.7 29 29 32,8 32.8 62,2 62.2 42 42 17,4 17.4 46,7 46.7 56 56 16,9 16.9 18,5 18.5

Tabulka 9: Ztráta relativní hmotnostiTable 9: Relative weight loss

PDC22 PDC22 PDL23 PDL23 Čas degradace Degradation time mr m r mr m r [%] [%] [%] [%] [%] [%] 14 14 99,2 99.2 98,1 98.1 21 21 99,3 99.3 97,5 97.5 29 29 98,6 98.6 97,2 97.2 42 42 98,3 98.3 96,9 96.9 56 56 97,3 97.3 93,3 93.3

Vlastnosti tvarové pamětiShape memory properties

Obrázek 7 znázorňuje výsledky zkoušek pevnosti v tahu provedených s víceblokovými kopolymery jako funkci počtu termolytických cyklů. Průměrná tvarová stálost polymerů na něž působily tepelné cykly a závislost rychlosti obnovy napětí jako funkce počtu cyklů je znázorněna v následujících tabulkách 10 a 11. Polymery mají vysokou tvarovou stálost a rovnovážného stavu se dosahuje již po dvou cyklech.Figure 7 shows the results of tensile strength tests performed with multiblock copolymers as a function of the number of thermolytic cycles. The average shape stability of polymers affected by thermal cycles and the rate of strain recovery rate as a function of the number of cycles is shown in Tables 10 and 11. The polymers have high shape stability and equilibrium is reached after only two cycles.

4 4 44 4 4

- 34 4 444 • 44- 34 4,444 • 44

Tabulka 10: Průměrná rychlost stálosti tvaru RfTable 10: Average rate of shape stability Rf

Označení Designation Rf [%] Rf [%] PDC27 PDC27 97,9 97.9 PDC40 PDC40 96,2 96.2 PDL30 PDL30 97,7 97.7

Tabulka 11: Závislost počtu cyklů na rychlosti obnovy napětí Rr Table 11: Dependence of the number of cycles on the voltage recovery rate R r

PDC27 PDC27 PDC40 PDC40 PDL23 PDL23 Počet cyklů Number of cycles Rr [%] Rr [%] Rr [%] Rr [%] Rr [%] Rr [%] 2 2 77,3 77.3 73,7 73.7 93,8 93.8 3 3 93,2 93.2 96,3 96.3 98,8 98.8 4 4 98,5 98.5 98,7 98.7 98,9 98.9 5 5 98,5 98.5 98,7 98.7 98,8 98.8

Příklad 2: Degradovatelný termoset s tvarovou pamětí s krystalizovatelným přizpůsobivým segmentemExample 2: Degradable shape memory thermoset with crystallizable adaptive segment

Na mechanické vlastnosti a tvarovou paměť byl vyhodnocen velký počet poly-ε(kaprolakton)dimetakrylátů a termosetů.A large number of poly-ε (caprolactone) dimethacrylates and thermosets were evaluated for mechanical properties and shape memory.

Syntéza makromonomeruMacromonomer synthesis

Poly-s-kaprolaktondimetakryláty (PCLDMA) byly připraveny takto: K roztoku polys-(kaprolakton)diolu o Mn = 2000 g.mol'1 (20,0 g, 10 mmol) a triethylaminu (5,3 g, 38 mmol) ve 200 ml suchého THF byl po kapkách při 0 °C přidáván metakryloylchlorid (3,7 ml, 38 mmol). Roztok byl míchán po dobu 3 dní při 0 °C a vysrážená sůl byla odfiltrována. Po zkoncentrování směsi při laboratorní teplotě za sníženého tlaku bylo přidáno 200 ml ethylacetátu a roztok opět zfiltrován a vysrážen desetinásobným nadbytkem směsi hexanů, ethyletheru a methanolu (18Poly-s-caprolactondimethacrylates (PCLDMA) were prepared as follows: To a solution of polys- (caprolactone) diol of M n = 2000 g.mol -1 (20.0 g, 10 mmol) and triethylamine (5.3 g, 38 mmol) in 200 mL dry THF was added dropwise at 0 ° C methacryloyl chloride (3.7 mL, 38 mmol). The solution was stirred for 3 days at 0 ° C and the precipitated salt was filtered off. After concentrating the mixture at room temperature under reduced pressure, 200 mL of ethyl acetate was added and the solution was again filtered and precipitated by a 10-fold excess of a mixture of hexanes, ethyl ether and methanol (18 mL).

• · • · <··· • ··• · • · <··· • ··

- 35 :1:1). Bezbarvá sraženina byla oddělena, rozpuštěna ve 200 ml dichlorethanu, opět vysráženo a pečlivě vysušeno při laboratorní teplotě za sníženého tlaku.- 35: 1: 1). The colorless precipitate was collected, dissolved in 200 mL of dichloroethane, precipitated again and carefully dried at room temperature under reduced pressure.

Syntéza termosetůSynthesis of thermosets

Makromonomer (nebo směs monomerů) byl zahříván o 10 °C nad jeho bod tání (Tm) a naplněn do licí formy tvořené dvěma skleněnými deskami (25 mm x 75 mm) a teflonovou vložkou o tloušťce 0,60 mm. K dosažení dobré homogenity byla tavenina uchovávána při Tm po další hodinu. Působení světlem bylo provedeno na zahřáté desce při Tm po dobu 15 min. Vzdálenost mezi čelem ohřívací lampy a vzorkem byla 5,0 cm. Po ochlazeni na laboratorní teplotu byl vzorek přes noc extrahován a opatrně promyt 100 násobným množstvím dichlormethanu. Nakonec byl vzorek usušen při laboratorní teplotě za sníženého tlaku.The macromonomer (or monomer mixture) was heated 10 ° C above its melting point (T m ) and filled into a casting mold consisting of two glass plates (25 mm x 75 mm) and a 0.60 mm Teflon liner. To obtain good homogeneity, the melt was stored at Tm for another hour. Light treatment was performed on a warmed plate at T m for 15 min. The distance between the head of the heating lamp and the sample was 5.0 cm. After cooling to room temperature, the sample was extracted overnight and carefully washed with a 100-fold amount of dichloromethane. Finally, the sample was dried at room temperature under reduced pressure.

Vlastnosti makromonomerů a termosetůProperties of macromonomers and thermosets

Následující tabulka 12 podává seznam poly-s-(kaprolakton)dimetakrylátů, které byly připraveny, současně s odpovídajícím stupněm akrylace (Da) (%). Číslo za PCLDMA je molekulová hmotnost Mn použitého poly-£-(kaprolakton)diolu použitého k syntéze podle stanovení 1H-NMR a GPC, zaokrouhlená na 500.The following Table 12 lists the poly-s- (caprolactone) dimethacrylates that have been prepared, along with the corresponding degree of acrylation (D a ) (%). The number after PCLDMA is the molecular weight M n of the poly-? - (caprolactone) diol used for the synthesis as determined by 1 H-NMR and GPC, rounded to 500.

Tabulka 12: Poly-s-(kaprolakton)diol a stupeň akrylaceTable 12: Poly-s- (caprolactone) diol and degree of acrylation

Název Name Da [%] Da [%] PCLDMA1500 PCLDMA1500 87 87 PCLDMA2000 PCLDMA2000 92 92 PCLDMA3500 PCLDMA3500 96 96 PCLDMA4500 PCLDMA4500 87 87 PCLDMA6500 PCLDMA6500 93 93 PCLDMA7000 PCLDMA7000 85 85 PCLDMA10000 PCLDMA10000 86 86

Obrázek 8 znázorňuje teplotu tání (Tm) diolů, dimetakrylátů a termosetů poiy-ε-Figure 8 shows the melting point (T m ) of diols, dimethacrylates and thermosets of poly-ε-

- 36 kaprolaktonu jako funkci molekulární hmotnosti Mn makromonomerů. V diagramu jsou makrodioly představovány makromonomery ...· a termosety _ Δ- 36 caprolactone as a function of the molecular weight of M n macromonomers. In the diagram, macrodiols are represented by macromonomers ... · and thermosets _ Δ

Pevnostní vlastnosti poly-s-kaprolaktonových termosetů C1 až C7 při laboratorní teplotě jsou uvedeny v tabulce 13, kde E je modul pružnosti (Youngův modul), ss je prodloužení a as je namáhání na mezi trvalé deformace, amax je maximální napětí, emaxje prodloužení při amax, sr je prodloužení při přetržení a aR je napětí při přetržení. Tabulka 14 uvedená dále podává hodnoty pevnosti v tahu těchže polyε-kaprolaktonových termosetů při 70 °C.The strength properties of poly-s-caprolactone thermosets C1 to C7 at room temperature are given in Table 13, where E is the modulus of elasticity (Young's modulus), s is the elongation and s is the ultimate strain, and m and x is the maximum stress, emaxis the elongation at a max , sr is the elongation at break and a R is the breaking stress. Table 14 below gives the tensile values of the same polyε-caprolactone thermosets at 70 ° C.

Tabulka 13: Pevnostní vlastnosti termosetů při laboratorní teplotěTable 13: Strength properties of thermosets at room temperature

Označení Designation E [MPa] E [MPa] es [%] es [%] σε [MPa] σε [MPa] Smax [%] Smax [%] Omax [MPa] Omax [MPa] Sr [%] Sr [%] Or [MPa] Steed [MPa] C1 NO. 1 2,4±0,6 2.4 ± 0.6 - - - - 16,1±2,0 16.1 ± 2.0 0,4±0,1 0.4 ± 0.1 16,1±2,3 16.1 ± 2.3 0,38±0,02 0.38 ± 0.02 C2 C2 35±3 35 ± 3 - - - - 20,6±0,3 20.6 ± 0.3 4,7±0,1 4.7 ± 0.1 20,6±0,3 20.6 ± 0.3 4,7±0,1 4.7 ± 0.1 C3 C3 38±1 38 ± 1 48±1 48 ± 1 11,2±0,1 11.2 ± 0.1 180±20 180 ± 20 12,1±1,2 12.1 ± 1.2 190±20 190 ± 20 11,7±1,6 11.7 ± 1.6 C4 C4 58±4 58 ± 4 54±1 54 ± 1 12,2±0,1 12.2 ± 0.1 247±4 247 ± 4 13,6±1,9 13.6 ± 1.9 248±13 248 ± 13 15,5±2,7 15.5 ± 2.7 C5 C5 72±1 72 ± 1 56±2 56 ± 2 15,5±0,2 15.5 ± 0.2 275±10 275 ± 10 15,6±1,7 15.6 ± 1.7 276±6 276 ± 6 15,0±1,0 15.0 ± 1.0 C6 C6 71±3 71 ± 3 43±2 43 ± 2 14,2±0,1 14.2 ± 0.1 296±14 296 ± 14 15,5±0,2 15.5 ± 0.2 305±8 305 ± 8 13,8±2,7 13.8 ± 2.7 C7 C7 71 ±2 71 ± 2 42±5 42 ± 5 13,6±0,2 13.6 ± 0.2 290±30 290 ± 30 16,2±0,5 16.2 ± 0.5 290±30 290 ± 30 15,7±0,9 15.7 ± 0.9

Tabulka 14: Pevnostní vlastnosti termosetů při 70 °CTable 14: Strength properties of thermosets at 70 ° C

Označení Designation E [MPa] E [MPa] Omax [MPa] Omax [MPa] Sr [%] Sr [%] C1 NO. 1 1,84±0,03 1.84 ± 0.03 0,40±0,08 0.40 ± 0.08 24±6 24 ± 6 C2 C2 2,20±0,12 2.20 ± 0.12 0,38±0,05 0.38 ± 0.05 18±2 18 ± 2 C3 C3 6,01±0,12 6.01 ± 0.12 2,05±0,21 2.05 ± 0.21 43±9 43 ± 9 C4 C4 2,30±0,16 2.30 ± 0.16 0,96±0,01 0.96 ± 0.01 61±3 61 ± 3 C5 C5 1,25±0,08 1.25 ± 0.08 0,97±0,15 0.97 ± 0.15 114±13 114 ± 13 C6 C6 1,91±0,11 1.91 ± 0.11 1,18±0,06 1.18 ± 0.06 105±11 105 ± 11 C7 C7 0,70±0,09 0.70 ± 0.09 0,79±0,10 0.79 ± 0.10 210±7 210 ± 7

- 37 Tvarová paměť- 37 Shape memory

U termosetů byly stanoveny termomechanické vlastnosti uvedené v tabulce 15, Hodnoty průměrných molekulových hmotností (Mn) platí pro makromonomer. Dolní mezní teplota T( je 0 °C a horní mezní teplota Th je 70 °C. Protažení dočasného tvaru je 50 %. Rf(2) je rychlost obnovení napětí při druhém cyklu, Rf>tot je celková rychlost obnovení napětí po 5 cyklech, Rf je průměrná rychlost zafixování.For thermosets were determined by the thermomechanical properties indicated in Table 15, values of average molecular weights (M n) holds for the macromonomer. Lower limit temperature T (is 0 ° C and the upper limit temperature Th was 70 ° C. The extension of the temporary shape is 50%. Rf (2) the speed voltage recovery during the second cycle, R f> it T is the total rate of restoration of power after 5 cycles, Rf is the average rate of fixation.

Tabulka 15: Termomechanické vlastnosti termosetůTable 15: Thermomechanical properties of thermosets

Označení Designation Mn [g.mol'1]M n [g.mol -1 ] Rf(2) [%] Rf (2) [%] Rf.tot [%] Rf.tot [%] Rf [%] Rf [%] C4 C4 4500 4500 93,3 93.3 93,0 93.0 93,9±0,2 93.9 ± 0.2 C5 C5 6500 6500 96,3 96.3 94,5 94.5 93,9±0,2 93.9 ± 0.2 C6 C6 7000 7000 93,8 93.8 92,1 92.1 92,5±0,1 92.5 ± 0.1 C7 C7 10000 10000 98,6 98.6 96,8 96.8 86,3±0,5 86.3 ± 0.5

?\/£ooo~ 3opf? / / Ooo ~ 3opf

Claims (40)

Patentové nárokyPatent claims 1. Směs polymerů s tvarovou pamětí vyznačující se tím, že má v paměti alespoň dva tvary.A blend of shape memory polymers, characterized in that it has at least two shapes in memory. 2. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že obsahuje:2. A composition according to claim 1 comprising: a) alespoň jeden stabilní segment, který má Ttrans mezi -40 a 270 °C,a) at least one hard segment which has a Tt wounds between -40 and 270 ° C, b) první přizpůsobivý segment, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než je u stabilního(ch) segmentu(ů), a který je vázán na alespoň jeden stabilní segment,(b) a first adaptive segment having a T tra ns of at least 10 ° C lower than that of the stable segment (s) and which is bound to at least one stable segment; c) druhý přizpůsobivý segment vázaný na alespoň jeden ze stabilních segmentů nebo první přizpůsobivý segment, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu,c) a second adaptive segment bound to at least one of the stable segments or a first adaptive segment having a T tra ns at least 10 ° C lower than the Tt rans of the first adaptive segment, 3. Směs podle nároku 2 vyznačující se tím, že Ttrans stabilního segmentu je v oblasti mezi 30 a 150 °C.3. The composition according to claim 2, characterized in that T tra ns hard segment is in the range between 30 and 150 ° C. 4. Směs podle nároku 3 vyznačující se tím, že Ttrans stabilního segmentu je v oblasti mezi 30 a 100 °C.The composition according to claim 3, wherein the T tran of the stable segment is in the range between 30 and 100 ° C. 5. Směs podle nároku 2 vyznačující se tím, že Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu(ů) je alespoň 20 °C pod Ttrans stabilního segmentu(ů).5. The composition according to claim 2, characterized in that Tt wounds first soft segment (s) is at least 20 ° C below Tm trans of the hard segment (s). 6. Směs podle nároku 2 vyznačující se tím, že Ttrans druhého přizpůsobivého segmentu(ů) je alespoň o 20 °C pod Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu(ů).6. The composition of claim 2 wherein the T trans of the second soft segment (s) is at least 20 ° C below the Tm of wounds with the first soft segment (s). 7. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer s tvarovou pamětí obsahuje termoplastický polymer.7. The composition of claim 1 wherein the shape memory polymer comprises a thermoplastic polymer. 8. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer obsahuje více segmentů a jeho molekulová hmotnost Mn alespoň jednoho ze segmentů je přibližně mezi 500 a 10000.The composition of claim 1 wherein the polymer comprises multiple segments and has a molecular weight M n of at least one of the segments being between about 500 and 10,000. 9. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že se polymer s tvarovou pamětí vybírá ze skupiny obsahující roubované polymery, lineární polymery a dendrimerní polymery.9. The composition of claim 1 wherein the shape memory polymer is selected from the group consisting of graft polymers, linear polymers, and dendrimeric polymers. 10. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer obsahuje stabilní a přizpůsobivé segmenty a stabilní segment obsahuje cyklické fragmenty.10. The composition of claim 1 wherein the polymer comprises stable and conformable segments and the stable segment comprises cyclic fragments. - 39- 39 11. Směs podle nároku 10 vyznačující se tím, že se tyto fragmenty vybírají ze skupiny sestávající z korunových etherů a cyklických oligopeptidů.11. The composition of claim 10 wherein said fragments are selected from the group consisting of crown ethers and cyclic oligopeptides. 12. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer s tvarovou pamětí je biologicky degradovatelný.12. The composition of claim 1 wherein the shape memory polymer is biodegradable. 13. Směs podle nároku 12 vyznačující se tím, že polymer obsahuje stabilní a přizpůsobivé segmenty a alespoň jeden ze stabilních a přizpůsobivých segmentů se vybírá ze skupiny sestávající z polyhydroxykyselin, polyorthoesterů, polyetheresterů, polyesterů, polyamidů, polyesteramidů, polydepsipetidů, alifatických polyurethanů, polysacharidů, polyhydroxyalkanoátů a jejich kopolymerů.13. The composition of claim 12 wherein the polymer comprises stable and adaptable segments and at least one of the stable and adaptable segments is selected from the group consisting of polyhydroxy acids, polyorthoesters, polyetheresters, polyesters, polyamides, polyesteramides, polydepsipetides, aliphatic polyurethanes, polysaccharides, polyhydroxyalkanoates and copolymers thereof. 14. Směs podle nároku 11 vyznačující se tím, že se polyetherester vybírá ze skupiny sestávající z oligo(p-dioxanonu) a jeho kopolymerů.14. The composition of claim 11 wherein the polyether ester is selected from the group consisting of oligo (p-dioxanone) and copolymers thereof. 15. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer obsahuje alespoň dva přizpůsobivé segmenty a tyto segmenty jsou připojeny přes vazbu, která je štěpitelná podněty volenými ze skupiny sestávající z ultrazvuku, elektrického pole, magnetického pole a záření.15. The composition of claim 1, wherein the polymer comprises at least two adaptive segments, and the segments are attached via a bond that is cleavable by stimuli selected from the group consisting of ultrasound, electric field, magnetic field, and radiation. 16. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že polymer obsahuje alespoň jeden stabilní segment a dva přizpůsobivé segmenty, a kde poměr mezi hmotností stabilního segmentu k prvnímu přizpůsobivému segmentu s druhým přizpůsobivým segmentem je přibližně mezi 5 : 95 až 95 : 5.The composition of claim 1, wherein the polymer comprises at least one stable segment and two adaptive segments, and wherein the ratio between the weight of the stable segment to the first adaptive segment with the second adaptive segment is between about 5: 95 to 95: 5. 17. Směs podle nároku 1 sestávající z termosetového polymeru, který má alespoň dva kovalentně zesíťované krystalizující přizpůsobivé segmenty vyznačující se tím, že první přizpůsobivý segment má Ttrans mezi 250 °C a -40 °C; a druhý přizpůsobivý segment navázaný na první přizpůsobivý segment má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než je Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu.17. A composition according to claim 1 comprising a thermoset polymer having at least two covalently crosslinked crystallizable soft segments, characterized in that the first soft segment has a Tt wounds between 250 ° C and -40 ° C; and the second adaptable segment attached to the first adaptive segment has a T tr ans at least 10 ° C lower than the Ttrans of the first adaptive segment. 18. Směs podle nároku 17 vyznačující se tím, že první přizpůsobivý segment má Ttrans mezi 200 °C a 0 °C.The composition of claim 17, wherein the first adaptable segment has a Ttrans of between 200 ° C and 0 ° C. 19. Směs podle nároku 17 vyznačující se tím, že alespoň jeden ze stabilních a přizpůsobivých segmentů obsahuje skupinu schopnou zesíťování a dále obsahuje alespoň jeden ze stabilních a přizpůsobivých segmentů, který je vázán vytvořením interpenetrované mřížky nebo semi-interpenetrované mřížky.The composition of claim 17, wherein at least one of the stable and adaptable segments comprises a cross-linkable group and further comprises at least one of the stable and adaptable segments, which is bound by forming an interpenetrated grid or a semi-interpenetrated grid. - 40 ·<♦· • ·4- 40 · <♦ · • · 4 20. Směs podle nároku 17 vyznačující se tím, že stabilní a přizpůsobivé segmenty vytvářejí směsnou interpenetrovanou mřížku.20. The composition of claim 17 wherein the stable and conformable segments form a mixed interpenetrated grid. 21. Směs podle nároku 17 vyznačující se tím, že stabilní a přizpůsobivé segmenty vytvářejí semi-IPM s tvarovou pamětí sestávající z termosetového polymeru majícího alespoň jeden přizpůsobivý segment a homo- nebo kopolymer.21. The composition of claim 17, wherein the stable and conformable segments form a shape memory semi-IPM consisting of a thermoset polymer having at least one conformable segment and a homo- or copolymer. 22. Směs podle nároku 21 vyznačující se tím, že vzniklá semi-IPN má nejvyšší Ttrans v oblasti mezi 200 °C a -40 °C.22. The composition of claim 21, wherein the resulting semi-IPN has a highest Ttrans in the range between 200 ° C and -40 ° C. 23. Směs podle nároku 21 vyznačující se tím, že termosetový polymer je degradovatelný.23. The composition of claim 21 wherein the thermoset polymer is degradable. 24. Směs podle nároku 21 vyznačující se tím, že homo- nebo kopolymer je degradovatelný.24. The composition of claim 21 wherein the homo- or copolymer is degradable. 25. Směs podle nároku 21 vyznačující se tím, že má vícenásobnou tvarovou paměť, kde počet tvarů v paměti je stejný jako počet tepelných přechodů polymeru.25. The composition of claim 21 having a multiple shape memory wherein the number of shapes in the memory is equal to the number of polymer thermal transitions. 26. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že sestává z IPN s tvarovou pamětí obsahující interpenetrované zesítění termosetových polymerů.26. The composition of claim 1, comprising a shape memory IPN comprising interpenetrated crosslinking of thermoset polymers. 27. Směs podle nároku 1 vyznačující se tím, že sestává ze směsné IPN s tvarovou pamětí sestávající z termoplastického elastomerů obsahujícího alespoň jeden stabilní segment a alespoň jeden přizpůsobivý segment a termoset obsahující alespoň jeden přizpůsobivý segment.27. The composition of claim 1 comprising a shape memory mixed IPN consisting of a thermoplastic elastomer comprising at least one stable segment and at least one conformable segment and a thermoset comprising at least one conformable segment. 28. Směs polymeru s tvarovou pamětí vyznačující se tím, že obsahuje:28. A shape memory polymer composition comprising: a) alespoň jeden stabilní segment, který má Ttrans mezi -30 °C a 270 °C,(a) at least one stable segment having a T tra ns between -30 ° C and 270 ° C; b) alespoň jeden přizpůsobivý segment, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než má stabilní segment(y), a který je vázán alespoň na jeden stabilní segment, kde alespoň jeden ze stabilních nebo přizpůsobivých segmentů obsahuje funkční skupinu, která je schopná vytvořit zesítění, které může být rozštěpeno podněty volenými ze skupiny sestávající ze záření, elektrického pole, magnetického pole a ultrazvuku.(b) at least one adaptable segment having a T tra ns of at least 10 ° C lower than that of the stable segment (s) and which is bound to at least one stable segment, wherein at least one of the stable or adaptable segments comprises a functional group that is capable of forming a crosslink which can be cleaved by stimuli selected from the group consisting of radiation, electric field, magnetic field and ultrasound. 29. Směs polymerů s tvarovou pamětí vyznačující se tím, že alespoň jeden ze stabilních nebo přizpůsobivých segmentů prochází přechody mezi dvěma pevnými skupenskými stavy a/nebo interakcemi týkajícími se • flfl· • ·· • · • · • · • ·A shape memory polymer blend, characterized in that at least one of the stable or adaptable segments undergoes transitions between two solid states and / or interactions related to flfl. - 41 polyelektrolytických segmentů nebo supramolekulárního ovlivnění na základě vazeb vysoce organizovaných vodíkových můstků.- 41 polyelectrolytic segments or supramolecular influences based on bonds of highly organized hydrogen bridges. 30. Směs podle nároku 29 vyznačující se tím, že polykationická sůl kovů váže alespoň dva segmenty u nichž může být vytvořená vazba rozštěpena vodným rozpouštědlem.30. The composition of claim 29, wherein the polycationic metal salt binds at least two segments in which the formed bond can be cleaved by an aqueous solvent. 31. Způsob tvarování předmětů s tvarovou pamětí se dvěma nebo více tvary v paměti vyznačujícíse tím, že sestává z:31. A method of shaping shape memory articles with two or more shapes in memory, comprising: a) přípravy směsi polymeru s tvarovou paměti sestávajícího z:(a) preparing a shape memory polymer blend consisting of: i) alespoň jednoho stabilního segmentu, který má Ttrans mezi -30°C a 270 °C, ii) prvního přizpůsobivého segmentu, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než je Ttrans stabilního segmentu(ů), a který je vázán alespoň na jeden stabilní segment, iii) druhého přizpůsobivého segmentu vázaného alespoň na jeden stabilní segment a první přizpůsobivý segment, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu;(i) at least one stable segment having a T tr ans of between -30 ° C and 270 ° C; (ii) a first adaptable segment having a T tra ns at least 10 ° C lower than the Ttrans of the stable segment (s) and which is bound to at least one stable segment, iii) a second adaptable segment bound to at least one stable segment and a first adaptable segment having a Tt wound with at least 10 ° C lower than a Tt wound from the first adaptable segment; b) zahřívání směsi nad Ttrans stabilního segmentu;b) heating the mixture over Tt wounds with a stable segment; c) tvarování směsi do formy požadovaného prvního tvaru;c) shaping the mixture into a desired first shape; d) ochlazení směsi na teplotu pod Ttrans stabilního segmentu a nad Ttrans prvního přizpůsobivého segmentu k vytvrzení stabilního segmentu, zatímco se první a druhý přizpůsobivý segment udržují v roztaveném nebo amorfním stavu;d) cooling the mixture to a temperature below the Tt wound from the stable segment and above the Tt rans of the first adaptive segment to cure the stable segment while maintaining the first and second adaptive segments in a molten or amorphous state; e) tvarování směsí do formy požadovaného druhého tvaru;e) shaping the mixtures into a desired second shape; f) tvarování směsí do formy požadovaného třetího tvaru; af) shaping the mixtures into a desired third shape; and g) ochlazení směsi pod Ttrans druhého přizpůsobivého segmentu k zafixování druhého tvaru.g) cooling the mixture below the T rans of the second adaptive segment to fix the second shape. 32. Způsob podle nároku 31 vyznačující se tím, že se směs tvaruje extruzí nebo vstřikovacím litím.32. The method of claim 31, wherein the mixture is extruded or injection molded. 33. Způsob podle nároku 32 vyznačující se tím, že zahrnuje dále zahřívání směsi nad Ttrans druhého přizpůsobivého segmentu k navrácení směsi do druhého tvaru.33. The method of claim 32, further comprising heating the mixture over the Ttrans of the second adaptive segment to return the mixture to the second shape. 34. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že zahrnuje dále zahřívání směsí nad T^ns prvního přizpůsobivého segmentu k navrácení směsi do prvního • 4434. The method of claim 33, further comprising heating the mixtures above the Tn ns of the first adaptive segment to return the mixture to the first. - 42 ♦ 4 44 tvaru.- 42 ♦ 4 44 shape. 35. Způsob podle nároku 34 vyznačující se tím, že zahrnuje dále zahřívání směsi nad T^ans stabilního segmentu, aby směs ztratila paměť prvního a druhého tvaru.35. The method of claim 34, further comprising heating the mixture above the stable segment to lose memory of the first and second shapes. 36. Způsob formování směsi s tvarovou pamětí vyznačující se tím, že sestává z:36. A method of forming a shape memory composition comprising: a) přípravy polymerní směsi obsahující:(a) preparing a polymer blend containing: i) alespoň jeden stabilní segment, který má Ttrans mezi -30 °C a 270 °C, ii) alespoň jeden přizpůsobivý segment, který má Ttrans alespoň o 10 °C nižší než je Ttrans stabilního segmentu(ů), který je vázán na alespoň jeden stabilní segment, kde alespoň jeden ze stabilních nebo přizpůsobivých segmentů obsahuje funkční skupinu, která je schopná vytvořit zesíťování, které může být rozštěpeno použitím podnětů vybíraných ze skupiny sestávající ze záření, elektrického pole, magnetického pole a ultrazvuku;(i) at least one stable segment having a T trans between -30 ° C and 270 ° C; (ii) at least one adaptable segment having a Tt rans of at least 10 ° C lower than the T tr ans of the stable segment (s) which is bound to at least one stable segment, wherein at least one of the stable or adaptable segments comprises a functional group capable of forming a crosslinking which can be cleaved using stimuli selected from the group consisting of radiation, electric field, magnetic field and ultrasound; b) zahřívání směsi nad Ttrans stabilního segmentu;b) heating the mixture above the T tra ns of the stable segment; c) tvarování směsi do formy požadovaného prvního tvaru;c) shaping the mixture into a desired first shape; d) ochlazení směsi na teplotu pod Ttrans stabilního segmentu a nad Ttrans přizpůsobivého segmentu;d) cooling the mixture to a temperature below the Tt wound from the stable segment and above the T tra ns of the adaptive segment; e) tvarování směsi do formy požadovaného druhého tvaru; ae) shaping the mixture into a desired second shape; and f) zafixování druhého tvaru vazbou přizpůsobivých segmentů.f) fixing the second shape by binding the adaptive segments. 37. Způsob podle nároku 36 vyznačující se tím, že sestává dále z37. The method of claim 36, further comprising: g) zformování směsi do třetího tvaru a ochlazení pod Ttrans přizpůsobivého segmentu.g) forming the mixture into a third shape and cooling under a Tt wound with an adaptive segment. 38. Způsob podle nároku 37 vyznačující se tím, že sestává dále z návratu směsi do druhého tvaru zahřátím nad Ttrans přizpůsobivého segmentu, avšak níže než T^ns stabilního segmentu.38. The method of claim 37, further comprising returning the mixture to a second shape by heating over a Tt wound from the adaptive segment, but lower than the Tn ns of the stable segment. 39. Způsob podle nároku 38 vyznačující se tím, že sestává dále z návratu směsi do prvního tvaru použitím podnětů volených ze skupiny sestávající ze záření, elektrického pole, magnetického pole a ultrazvuku.39. The method of claim 38 further comprising returning the mixture to the first shape using stimuli selected from the group consisting of radiation, electric field, magnetic field, and ultrasound. 40. Směs podle kteréhokoliv z nároků 1, 28 nebo 29 vyznačující se tím, že obsahuje směsi polymerů.A composition according to any one of claims 1, 28 or 29, comprising blends of polymers.
CZ20003071A 1999-02-23 1999-02-23 Polymers exhibiting non-destructible memory CZ20003071A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003071A CZ20003071A3 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Polymers exhibiting non-destructible memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003071A CZ20003071A3 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Polymers exhibiting non-destructible memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20003071A3 true CZ20003071A3 (en) 2001-04-11

Family

ID=5471698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003071A CZ20003071A3 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Polymers exhibiting non-destructible memory

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20003071A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6720402B2 (en) Shape memory polymers
US6160084A (en) Biodegradable shape memory polymers
CA2410637C (en) Shape memory polymers seeded with dissociated cells for tissue engineering
EP3311759B1 (en) Shape memory polymeric sutures
AU2003204827B2 (en) Shape memory polymers
CZ20003071A3 (en) Polymers exhibiting non-destructible memory
PL193700B1 (en) Biodegradable shape memory polymers, and their use