WO2014166296A1

WO2014166296A1 - 梳形功能化聚氨酯材料及其制备方法

Info

Publication number: WO2014166296A1
Application number: PCT/CN2014/000067
Authority: WO
Inventors: 谢兴益; 张泽; 武向阳; 傅强; 钟银屏
Original assignee: 四川大学; 拉瓦尔大学
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2014-10-16
Also published as: US9631044B2; US20160102167A1; CN103224607A; CN103224607B

Abstract

本发明公开的一种梳形功能化聚氨酯材料具有带功能化端基的聚乙二醇侧链，其侧链的功能化端基为氨基、环氧基或羧基中的任一种，且其核磁氢谱在化学位移3.50 ppm、红外光谱在1110 cm^-1附近均显示有聚乙二醇吸收峰。本发明还分别公开了制备聚乙二醇侧链端基为氨基或环氧基的梳形功能化聚氨酯的二步法和制备聚乙二醇侧链端基为羧基的梳形功能化聚氨酯的一步法。本发明提供的端基为活性基团的梳形功能化聚氨酯不仅可为进一步接枝生物活性分子提供反应位点，提高材料的生物活性，延长植入体内制品的使用期，还可扩大聚氨酯在医用领域的应用范围，同时制备方法工艺步骤少，操作也较为简单，因而易于实施，便于推广。

Description

说明书梳形功能化聚氨酯材料及制各方法技术懒

本发明属于聚氨酯弹性体及其制备技术领域，具体涉及一种梳形功能化聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯（FU)作为嵌段共聚物一般是由短链段原料和长链段原料聚合而成， ¾ 其中的硬段和软段会发生微相分离不仅使其具有较好的生物相容性，还具有优良的耐磨性、耐挠曲、耐湿气和耐多种化学品性能，此外它还具有易于加工，能采用常规方法消毒等优点，使之被广泛用于制备介入导管、心脏起搏器绝缘线等医疗器械，是研究和应用最为广泛的生物医用髙分于材料之一。然而作为长期植入体内的制品，如小直径人工血管，因其抗凝血性能仍不能满足临床要求，故其的生物相容性仍需要进一步提高。

聚乙二醇是一种亲水性，无毐性和无免疫扳性的生物相容性材料，人们发现在聚氮酯膜的表面接枝聚乙二醇，可以降低蛋白吸附和血小扳活性，从而提髙其血液相容性。如 Lee等人发现用分子量小 Τ· 10000的聚乙二醇改性后的聚氨酯表面具有显著的抗蛋白吸附和抗血小板黏附作用 Uoutnal of Biomedical Materials Research, 1998, 40: 314-323.)。另外，有研究者将磺酸基、赖氨酸、精氨酸-甘氨酸 -谷氨酸多肽以及肝素等接枝到聚氨酯表面的聚乙二醇链端，也能进一步提商生物相容性 (Bae JS , Seo EJ , Kang IK. Synthesis and characterization ofheparinized olyurethanes using plasma glow discharge. Biomaterials 1999; 20(6):529 -537〉。但遗憾的是这些表面改性方法复杂，首先需要用等离子处理或者高温下与二异银酸酯反应活化表面，然后才能接枝聚乙二醇。这种方法很显然用于人工血管的内表面改性就显得更不方便了。

为了避免复杂的表面改性过程，很多研究者开始采用本体改性（即将聚乙二醇链接枝到聚氨酯主链上）来提高其生物相容性。计剑等将四氢呋喃和单环氧基聚乙二醇迸行开环反应，先得到带聚乙二醇侧链的聚醚二元醇，然后再以该聚醚二元醇为软段合成聚氨酯，从而将聚乙二醇接枝到聚氨酯软段上 [高等学校化学学报， 1999, 20(5): 814-818] Kim JH等通过化学反应得到含聚乙二醇侧链的二元醉，此二元醇为扩链剂将聚乙二醇链的连接到聚氨酯的硬段区 [Biomaterials 2002, 23: 2015~2025]_o这些方法所用的聚乙二醇侧链的端基为甲氡基，所得到的聚氣酯没有可反应的 ¾团。

但更常用的方法是通过化学反应将聚乙二酵链直接接枝到聚氨酯主链上。这种方法霈要聚氨酯主链和 /或聚乙二醇的端基含有活性反应点，例如聚氮酯主链上的基甲酸酯基团通常作为活性点来接枝异観酸酯封端的聚乙二醇低聚物 [Biomaterkls 1995, 16: 467- 471]. 当仲胺作为活性点被引入到聚氨酯扩链剂中，氯甲酸酯封端的聚乙二醇链就可以和仲胺反应，从而得到聚乙二醇接枝的聚氦酯 [Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry 1999, 37, 3441-3448]。但这种方法需要对仲胺进行保护，合成得到聚氨酯主链后再脱保护，才能得到仲胺反应位点，故步骤较复杂。这些研究虽在一定程度上提髙了聚氨酴的血液相容性，但在引入聚乙二醇接枝的反应位点时，都需要多步化学反应，操作复杂，且得到的聚氨酯的聚乙二醇侧链的端基要么是磺酸基，要么是甲氧基，也就是说没有可反应的基团来进一步接枝生物活性大分子，如生长因子等，来提； ^材料的生物活性，使植入体内制品能长期使用

因此，迫切需要寻找一种在聚氨酯的聚乙二醇侧链的端棊上具有可反应基团，以为进一歩接枝生物大分子或接枝生物活性分予提供反应位点，同时制备又为简单的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，首先提供一种带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，该方法不仅筒单，且可获得聚乙二醇侧链端基为氨基或环氧基的梳形功能化聚氨酯材料。

本发明的另一目的是针对现 *技术的不足，提供一种带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，该方法不仅简单，且可获得乙二醇侧链基为羧基的梳形功能化聚氨 ¾材料。

-' Tfffi上二醇恻犍》«¾功¾ 化聚氨酯材料，该材料聚乙二醇侧链的端基为可反应基团。

本发明首先提供的带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

( 1 )将 1摩尔份数均分子量为 5OC 0OO的二元酵加入反应容器中，搅拌并升温至 10( 20'C，真空脱水 9( 240分钟后降温至 50~80'C, 入 1.58〜7 10摩尔份二异酸酯，在保持 ⁵0~S0O , 真空下预聚反应 1~ 小时得聚氨酯预聚物； (2)先将 0.5〜6摩尔份赖氨酸加入笫一溶剂中至溶解，然后在搅拌 "^将其加入聚氨酯预聚物中扩链反应 10~30分钟，停止搅拌并放置 10〜12h，再倒入水中沆淀，沉淀物室温下干燥后即得带羧基的聚氨酯弹性体：

(3) 先将以羧基的摩尔计为 0.5〜2份带羧基的聚氨酯弹性体溶解在第二溶剂中，然后依次加入以聚氨酯弹性体中所含羧基摩尔份至少 1.2倍的二环己基碳二亚胺、至少 1.2倍的 N-羟基琥珀酰亚胺和 0.5〜2摩尔份端氨基聚乙二醇，室温下搅拌反应 20~30小时，其中二环己基碳二亚胺和轻基琥珀酰亚胺为等摩尔；

(4)在上述反应液中加入为第二溶剂重量的 0.1 M的稀盐酸，继续反应 3〜6个小时，过滤除去沉淀，将滤液滴入搅拌中的蒸馆水中，使之形成均勾分散的胶体，然后过滤，将滤液装入截留分子量为 8000〜 000的透析袋内，于蒸馏水中透析，每隔 4 ~6个小时换一次蒸馏水， 5~7夭后取出，将透析袋内的溶液真空冷冻干燥后即得聚乙二醇侧链端基为氨基的梳形功能化聚氨酯，或

( 1 )将 1庠尔份数均分子量为 500~4000的二元醇加入反应容器中，搅拌并升温至 100 12CTC，真空脱水 90~240分钟后降温至 50~80"C，加入 1.58〜7.10摩尔份二异氰酸酯，在保持 50~80'C, 真空下预聚反应 1 小时得氨酯预聚物；

(2)先将 0.5〜6摩尔份赖氨酸加入第一溶剂中至溶解，然后在搅拌 ΐ'将其加入聚氨酡预聚物中扩链反应 10~30分钟，停止搅拌并放置 10〜12h，再倒入水中沉淀' 沉淀物室温下千燥后即得带羧基的聚氨酯弹性体；

(3)先将摩尔份带羧基的聚氨酯弹性体溶解在第二溶剂中，然后加入】〜 4摩尔份的端环氧基聚乙二醇，氮气保护下升温至 110~130 ，搅拌回流反应 20~30 小时后，将反应混合物装入截留分子量为 8000〜： U000的透析袋内' 于蒸馏水中透析，每隔 4〜6个小时换一次蒸馆水， 5〜7天后取出，将透析袋内的溶液真空冷冻千燥后即得聚乙二醇恻链端棊为环氡革的梳形功能化聚氨豳。

上述方法中所述的第一溶剂的用量为使聚氨酯弹性体溶液的固含量为 26~39%；第二溶剂的用量为使带羧基的聚弒酯弹性体的重量百分含量为 2~10%。

上述方法中所述的第—溶剂为水和四氢呋喃、 Ν-二甲基甲酰胺、 Ν,Ν-二甲棊乙酰胺或二甲基亚砜中的任一种组成的混合溶剂，其中水的重量百分含量为 10-30%；第二浴剂为 Ν，Ν-二甲基甲酰胺、 Ν,Ν-二甲棊乙跣胺或二甲基亚砜中的任一种。

上述方法中所述的端环氧基聚乙二醇或端氨基聚乙二醇优选数均分子量为 200〜8000的，更优选数均分子量为 1000〜4000的。

本发明提供的另一梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺歩骤和条件如下：

( 1 )将 1摩尔份数均分于量为 500-4000二元酵加入反应容器中，搅泮并升温至 100~120'C，真空脱水 90 240分钟后降温至 50~80'C，加入 2.2〜7.08摩尔份二异氡酸酯，在保持 50~80Ό , 真空下预聚反应 1~ 小时得聚氨酯预聚物；

(2)先将 0.15~2.ώ摩尔份含聚 Λ二醇侧链的二元胺扩链剂溶解在四氢呋喃或第二溶剂中，然后在搅拌下将其加入上述聚酯预聚物中，停止加热，反应 10〜15 分钟，再将 0.5-4.5摩尔份赖氨酸溶于水中并加入到反应体系中，水的用量为能使赖氨酸溶解即可，扩链反应 10~30分钟后，停止搅拌并放置 10〜12h，将 K应混合物装入截留分子量为 8000〜14000的透析袋内，丁蒸馏水中透析，毎隔 4 ~6个小时换一次蒸馏水， 5~7天后取出，将透析袋内的溶液真空冷冻干燥后即得聚乙二醇侧链端基为羧基的梳形功能化聚氨酯。

上述方法中所述的四氢呋喃或第二溶剂的用量为使己加的反应物总重量在其内的重童百分含童为 30°/^50%, 水的用量为第二溶剂质量的 10~30%。

上述方法中所述的第二溶剂为 -二甲基甲酰胺、 N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任一种；含聚乙二醇侧链的二元胺扩链剂（Lysine-NH-PEG)的化学结构如下，

其中！1为4~180的正 ½数。

为了制备上述含聚乙二醇侧链的二元胺扩链剂的，首先霈耍将 N°, N^e-双 (叔丁氧羰基) -赖氨酸和乙二胺通过常规的碳二酰亚胺缩合法制备 N^a， N^e -双 (叔丁氧羰基) -赖氨酸乙二胺单酰胺 (DiBOC-Lysine-NH₂)，该化合物的结构为：

然后将所得的 N^a, Ν^ε-双 (叔丁氧羰基) -赖氨酸乙二胺单酰胺和端羧基聚乙二醇再次通过常规的碳二酰亚胺缩合法即可得到含聚乙二醇侧链的二元胺扩链剂。

本发明提供的由上述方法分别制各的梳形功能化聚氨酯材料，其特征在于该聚氨酯材料具有带功能化端基的聚乙二醇侧链，其侧链的功 φ化端棊为环氧基、氨基或羧棊中的任一种，且其核磁氢谱在化学位移 3.50 ppm、红外光谱在 11 αη·¹附近均显示有聚乙二醇吸收峰。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

Κ 由于本发明提供的梳形功能化聚 ^酯的聚乙二醇側链的端基为环氡基、氨基和羧基等活性基团，因而可为进一歩接枝生物活性分子提供反应位点，不仅可提高材料的生物活性，延长植入体内制品的使用期，还' 扩大聚気酯在医用领域的应用范围，解决如小直径人工血管抗凝血性能不能满足临床使用要求的问题。

2、由于本发明提供的制备方法中巧妙的采用了水和有^ I溶剂组成的混合溶剂，不仅解决了赖氨酸作为一个内盐，在制备聚氨酯的溶剂中不溶解的问题，且可使赖氨酸和聚氨酯均可在其中共溶，实现了将赖氨酸作为聚氨酯扩链剂来使用的可能，时也为利用赖氰酸的羧基提供聚氨酯的反应活性位点来接枝聚乙二醇提供了方便。加之赖氨酸是一种天然的氨基酸，以此为原料制备的聚氨酯材料 Λ有更好的体内安全性，更适合作植入体内的医用材料。

3、由于本发明提供的制备方法是一种不同于现有技术的方法，因而为制备带聚乙二醇侧链的梳形功能化聚贫酯提供了一种新的选择途径。

4、本发明提供的制备方法工艺步骤少，操作也较为简单，因而易于^施，便于推广。

附图说明

图 1为本发明实施铡 47制备的 DiBoc-Lysinc_NH₂的结构示意图，其中以斜体小写宇母标出的是结构中各种类型的氢，其归属见图中的核磁氧谱。图 2为本发明实施例 48H53制备的 Lysine- H-PEG的结构示意图，其中以斜体小写字母标出的是结构中各种类型的氢，其归属见图中的核磁氡谱。

图 3为本发明实施例 47~63分别制备的 DiBoc-Lysine-NH₂和 Lysine-NH-PEG的红外谱图。由图可知，该两种物质的红外谱图相似，其主要峰的归属如下：

DiBoc-Lysine- H₂的红外谱图中： 3312 cm"¹,酷胺中 N-H的伸缩振动； 2976 cm'¹, 2933 cm ¹, 甲基和亚甲基中 C-H的伸缩振动； 1694 cm ¹ , 酰胺中羰基的伸縮振动； 1528 cm"¹, N- H的弯曲振动和 C (H₂) -N的伸缩振动； 1170 cm'¹, 酸酐中 C-O-C的伸缩振动。与 DiBoc- Lysine-N¾的红外谱图相比， Lysine-NH-PEG的红外谱图中 3323 cm— ¹处较宽，为接枝端羧基聚乙二醇后羧基上 0-H的伸缩振动； 1716 cm-¹,羧基上的 0=0伸縮振动； 1699 cm—¹, 酰胺上 0=0的仲縮振动变小，是由于脱除了 Boc保护基团； l l B cm—¹, 此处的强峰为接枝上的 PEG中醚键 C-O的缩振动。

图 4为本发明实施例 31制备的带氨基聚乙二醇恻链的梳形功能化 ¾酯、实施例 39制备的带环氧基聚乙二醇侧链的功能化聚氣酯和实施例 2制备的带羧基的聚氮酯弹性体的结构示意图，其中以斜体小写字母标出的是结构中各种类型的氢，其归属见图 4的核磁谱图。

图 5为本发明实施例 31制备的带氨基聚乙二醉侧链的梳形功能化聚氨酯、实施例 39制备的带环氧基聚乙二醇侧链的功能化聚氨酯和实施例 2制备的带羧基的聚氨酯弹性体的核磁氢谱图。

结合图 4、 5可知，来自于材料结构中的软段氢峰（a, ti, c >和硬段环氢峰 (d, _e> g)在三种材料中均可见，但接枝聚乙二醇侧链后的实施例 31和 39的结构中明显多出了聚乙二醇链的氢峰 f (化学位移为 3,51 ppm) ,这说明聚乙二醇已接枝于聚氨酯主链上了。图中 DMSO为溶剂峰。化学位移 3.36 ppm为溶剂中的水峰。

图 6为本发明实施例 31制备的带氨基聚乙二醉侧链的梳形功能化聚氨酯、实施例 39制备的带环氧基聚乙二醉侧链的功能化聚氨靡和实例 2制备的带羧基的聚氨酯弹性体的红外光谱图。

由图可知，三种聚氨酯的红外谱图相似》主要峰的归属如下（单位 cnT¹)： 3341 , 氢键结合的 N-H伸缩振动，來自于硬段的氨基甲酸酯和脲基基团； 2939, 为 -C - 伸缩搌动；〗743，为聚碳酸酯软段的 C )伸縮振动； 1644, 为硬段脲基的 CK)伸缩振动，氢键键合； 1599, 为苯环呼吸振动； 1537, N-H弯曲振动和 C- N伸缩振动 ,· 1465, 为- C -弯曲振动： 1408, 为苯环振动； ί260, 软段碳酸酯的伸 P T/CN2014/000067 缩振动； iii4(实施例 2),为 C(H₂H)伸缩振动，来自于碳酸酯和氨基甲酸酯； mo (实施例 31和 39)，为聚乙二醇的醚键的 C(H₂>O伸缩振动； 1070，来自于氨棊甲酸酯的 C~0- C。与实施例 2的谱图枏比，接枝聚乙二醇侧链的梳形功能化聚氨酯的实施例 31和 39的谱图出现了 1110 cm"¹ 的聚乙二醇的醚键的 C(H_ZH3伸缩振动，和原有的 ilM cnT¹的峰（实施例 2)甍加，使叠加峰（仍在 n n ciif¹处）相对于旁边的 1070 cm— ¹峰，强度明显增加。另外，实施例 3!和 39在 1644 cm—¹处的 ^明显减弱，这是因为接枝聚乙二醇侧链后破坏了硬段脲基的氫键，导致其峰强度减弱。

图 7 为本发明实施例 65制备的带竣基聚乙二酵侧链的功能化聚贫酯的结构示意图和核磁氢谱图，其在化学位移 3.50 ppm处也有显示特征的聚乙二醉链的氨峰。

图 8为本发明实施例 65制备的带羧基聚乙二醇側链的功能化聚氨酯的红外光谱，图中各蜂的归厲与图 3 , 且在 11 ΙΟαη·¹附近也显示山聚乙二醉歷键的吸收峰。

图 9为本发明实施例 31制备的带氨基、实施例 39制备的带环氧棊: Ρ实施例 65 制各的带羧基的聚乙二醇侧链的功能化聚氨酯水胶体的粒径分布图。

图 10为本发明实施例 31制备的带氨基、实施例 39制备的带环氣基和实施例 65 制备的带羧基的聚乙二醇侧链的功能化聚氨酯水胶体的电动电位分布图。

由图 9、 10可知，三种胶体的平均粒径均小于 200 nm, 且在 pH为 7.4的磷荦缓冲溶液中，带氨基的胶体带正电荷（电动电位 +32_7_mV)，这是由于氨基电离出铵基正离子；带环氧基的胶体本应显电中性，但由于聚乙二醇链吸附了少量的阳离子，因此测出其带弱正电（电动电位 +5.5mV) ：带羧基的晈体⁵带负电荷（电动电位 -19 mV) , 这是由于羧基电离出羧酸根负离子。

图 11为用本发明实施例 31、 39和 65制备的功能化聚氨酯胶体接枝白蛋 ή和相应空白胶体的 1000倍荧光显微照片，图中标尺为 10微米。

从图中照片可见，空白胶体在荧光显微镜下显示徼弱的自荧光，只有大粒径的颗粒才可见。而接枝白蛋白的样品，由于白蛋已事先用荧光素标记，使胶体颗粒的荧光大大增强，因此各种粒径的颗粒均有较强的荧光，且清晰可见。荧光显微照片说明本发明所合成的功能化聚氨酷材料具有可反应的基闭，均可以和白蛋白等生物分子发生反应，为功能化聚氨酯材料的进一步生物改性提供了可能。

具体实旆方弍

下面给出实施例以对木发明进行体描述，但值锊指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

另外，值得说明的是，制备聚乙二醇侧链端基为环氧基或氨棊的梳形功能化聚氨酯材料的实施例是按照其制备方法的工艺步骤分别给出的，即实施例是其制备方法中的第 1 )、 2)两个工艺步骤所得主链带羧基的聚氮 ϋ旨弹性体的实施例；实施例 31~37是制备聚乙二醇侧链端基为氨基的梳形功能化聚氨酯材料方法中第 3)、 4) 两个工艺步骤具体操作的实施例；实施例 38-^6是制备聚乙二醇侧链端基为环氧基的梳形功能化聚氨酯材料方法中笫 3)工艺步骤具体操作的实施例。

实施例 1-30

本组实施例是制备主链带羧基的聚氨酯弹性体的实施例。

( 1 )将 1摩尔份大分子二元醇加入反应容器中，搅拌并升温，真空脱水后降温，再加入二异氟酸酯，在保持温度，真窆下预聚反应得聚氨酡预聚物；

(2)先将赖氨酸加入第一溶剂中至溶解，然后在搅拌下将其加入聚 it酯预聚物中扩链反应，停止搅拌并放置相应时间，再倒入水中沉淀，沉淀物室温下干燥后即得带羧基的聚酯弹性体，

各实施例反应中的物料的种类及用量见表 1 , 制备工艺参数见表 2。

实施例 31~37

本组实施例是将前面部分实施例制备的主链带羧基的聚氨酯弹性体用来制备聚乙二醇侧链端基为氨基的梳形功能化聚氨酯材料的实施例。；

( 1 )先将带羧 S的荥氮酯弹性体瘠解在第二溶前中， ^后依次加入摩尔的二环己基碳二亚胺 (DCC，分子量 206.33 )与 N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS,分子量 115.09) 以及端氨基聚乙二醇，室温下搅拌反应，其中实施例 31~36所用的 DCC、 HS的摩尔量为聚氨酯弹性体所含羧基摩尔量的 1.2倍，具体加入暈以实施例 31为例， DCC 的摩尔量为表 3中聚氨酯的质量乘以表 2中聚氨酯的敫基当量再乘以 I.²倍，即 0.78 X 0.642X 1.2 = 0.601毫摩尔，即 0.124克，按此计算 NHS为 0.069克。同理，其它实施例也可按此计算加入量；实施例 37所用的 DCC、 NHS的摩尔量为聚氨酯弹性体所含羧基的摩尔量的 1.3倍，故 DCC的摩尔晕为表 3中 ¾氨酯的质乘以表 2中聚氨酯的羧基当量再乘以 1.3倍，即 2.42X0.828X 1.3 =2.605亳摩尔，即 0.537克，相应的的 NHS为 0.781克。 (2)反应结朿后，在实施例 31~36上述反应液中加入为第二溶剂重曩 1%的 0.1 M的稀盐酸，继续反应 3小时，在实 ½例 37上述反应液中加入为第二溶剂重量 3% 的 0.1 M的稀盐酸，继续反应 6小时，过滤除去沉淀后将滤液滴入搅袢的蒸馄水中，使之形成均匀分散的胶体，然后再过滤，将滤液装入截留分子量为 S000〜i4000 透析袋内，于蒸镏水中透析，每隔 "个小时换一次蒸馏水， 5~7天^取出（具体根据滤液中杂质多少进行选择〉，将透析袋内的溶液真 S冷冻千燥后即得聚乙二醇侧链端基为氨基的梳形功能化聚 ^酯， -'

各实施例反应中物料的种类、用量及制备工艺参数见表 3

实施例 38^ 6

本组实施例是将前面部分实施例^备的主链带羧基的聚氨酯弹性体用来制备聚乙二醇侧链端基为环氧基的梳形功能化聚氨靡材枓的实施例。

将带羧基的聚氨酯弹性体溶解在第二溶剂中，然后加入端环氧基聚乙二醇，氮气保护下升温，搅拌回流反应结束后，将反应混合物滴入搅拌的蒸馆水中，使之形成均匀分散的胶体，然后再过滤，将滤液装入截留分子量为 8000〜1⁴000的透析袋内，于蒸馏水中透析除去溶剂和未反应的端环氧基聚乙二鎿，每隔 4〜6 小时换 -' 次蒸馏水， 5〜7天后取出（具体根据滤液中所含过量端环氧基聚乙二醇多少进行选择），将透析袋内的溶液真空冷冻千燥后即得聚乙二醇侧链端基为环氧基的梳形功能化^氨酯。

各实施例反应中物料的种类、用量及制各工艺参数见表 3。

实施例 7

本实施例为 ⁶, N⁶-双 (叔丁氧羰基) -赖氨酸乙二胺单酰胺 (DiBOC-Lysine>N )的制备。

先将 10.5 g Ν^α, Ν^ε -双 (叔丁氧羰基) -赖氨酸（30 mmol,來自于 Aldrich公司〉用 60 mL氯仿溶解，然后加入 3.48 gNH? (30mmol)搅拌反应半小时后加入 9.3 gDCC (45 mmol)继续反应 2小时，过程中产生的大量白色沉淀为二环己基脲（DCU)'过滤，将滤液滴加到溶有 4.5 g乙二胺（75 nunol)的 60mL氯仿中，搅拌反应 48小时' 过滤，向上述滤液中加入 60mL蒸馏水，搅拌至少 30分钟，然后置于分液漏斗内静賈分层，分液，保留有机相。有机相再用蒸馆水萃取 3次，弃水相。在搅拌情况下先向有机相中加入 50mL蒸馏水，再滴加 pH=l的盐酸溶液，将溶液 pH调至 3左右，搅拌 ³0分钟，若有白色浑浊产生，则过滤。滤液静置分层，保留水相，之后再将有 014 000067

10 机相如此萃取 3次，并将所得的水相合并。向所得的水相中加 60mL氯', ，搅拌下，用氢氧化钠溶液将 pH调到 11左右 · 继续搅拃至少 1小时铮置分层，收集有机相。多次萃取水相，收集氯仿溶液，最好加入 60g无水硫酸钠干燁过夜。次日，过滤除去硫酸钠， 40-50Ό悬蒸，除去氯仿。 60X:下真空干燥 24小时，得到黄色固体的 DiBoc-Lysine-NH₂ (产率： 56%),其结构示意图和核磁谱见图 1，红外谱图见图 3。

实施例 48~63

本组实施例为含聚乙二醉侧链的二元胺扩链剂（L sine- H-PEG) 的制备。按表 4给出的配方将双官能度端羧基聚乙二醉 (PEG) 与实施例_: 47制备的 DiBoc-Lysine-NH₂在室温下完全溶解于蒸过的 IHF 中，使 PEG 的摩尔量为 DiBoc-Lysine-NH₂的 2倍, 然后加入与 PEG端羧基庠尔量相同的 HS, 半小时后加入 NHS摩尔量 1.5倍的 DCC, 搅拌反应 48小时，过滤产生的 DCU沉淀，得滤液。将滤液于 50'C旋蒸除去溶剂，再将产物溶于氯仿中。将 0.1 M的盐酸溶液滴加到产物的氯仿溶液中，调 pH=3左右，搅拌 2小时，保留有机相。有机相用无水硫酸钠除水，拨拌过夜。过滤，保留滤液，悬蒸除去溶剂，产物用氯仿和甲醇作淋洗液过硅胶柱，得 Dffi_OC-Lysin_e-NH-PEG。为了脱除叔丁氧羰 (Boc)保护基团，将 DiBoc-Lysine-NH-PEG溶于配方量的二氯甲烷中，再加入配方量的三氟窒温下搅拌 24小时, 60'C悬蒸除去洛剂，真空烘箱 gOO千煉 24小时即可 Lysine-NH-PEG, 其结构示意图和核磁氮谱见图 2, 红外谱图见图 3。

实施例 64^ 3

本组实施例是制备聚乙二醉侧链端基为羧基的梳形功能化聚氨酯材料的实施例。

( 1)将大分子二元醇加入反应容瓶中，搅拌并升温，真空脱水，降温，加入二异银酸 g§，真空下预聚反应得聚氨酯预聚物;. _R

(2)将前述实施例制备的聚乙二醇侧链的二元胺扩链剂溶于在四氢呋喃或第二溶剂加入聚氨酯预聚物中，停止加热，实施例 64~^7反应 10分钟，实施例 68、 69 和 73反应 13分钟，实施例 70~72反应 15分钟，然后将赖氧酸溶于水中并加入到反应体系中进行扩链反应，停止反应后放置 10〜12h即可，将反应浪合物滴入搅拌的蒸馏水中，使之形成均匀分散的胶体，然后再过滤，将滤液装入截留分子景为 8000〜 14000的透析袋内，置于蒸馆水中透析，每隔 4 个小时换一次蒸馆水， 5^7夭后取出（具体根据滤液中所含过量原料多少进行选择） , 将透^袋内的溶液真空冷冻干煉后即聚乙二醇侧链端基为羧基的梳形功能化聚氣酯。；

各实施例反应中物料的种类、用量见表 ₅, 制备工艺 ^数见表 ₆。 . - 为了考察所制备的梳形功能化聚氨酯材料的结抅，本发明将部分所得的梳形功辯化聚氨酯材料通过仪器分析证实了其结构，其测试结果分别见图^ ₈。

为了获得用于接枝白蛋白的功能化聚氨酯的胶体' 本发明从实施例 ₃₁、 ₃9和制备的梳形功能化聚氨酯材料各取 O.lg, 将其分别溶于 5 mL N,N-二甲基甲酰胺中，然后将溶液在搅拌下滴入 20 蒸馏水中，形成胶体，过滤，将滤液装入透析袋，在蒸馏水中透析 5天，每 4小时换一次蒸馏水*如此将溶剂去除干净，然后于 50.C旋转蒸发，将胶体浓缩至约 5mL，得到约 2%的胶体溶液。取少 ¾胶体并用水稀释至质量浓度为 0.5%，测定胶体粒径和电动电位（Malvern 3000 HSa Zetasizer激光粒度仪）。结果见图 9、 iOo

库用例 1

本应用例是用带环氧基的梳形功能化聚氨酯胶体接枝白蛋白。

将以异硫氣酸荧光素标记的猪白蛋白（Sigma)作为模型蛋白，溶于 50mM磷酸缓冲液中（pH=7.4)，浓度为 lmg/mL, 然后向 2mL的棕色玻瑀小瓶中加入 0.6mL磷酸缓冲液（50mM, pH=7.4), 0.2mL功能化聚氨酯胶体（取自于实施例 39制备的胶体， ~2%)和 0.2mL白蛋白溶液，在磁力拨拌下室温反应 30小时，于 13000转 /分下离心 20分钟，然后用 0,8mL磷酸缓冲液分散成胶体，如此反复离心 6次，最后一次用 0.2mL磷酸缓沖液分散成胶体溶液 >用荧光显微镜观察胶体粒子。同吋'用荧光显微镜观察未加白蛋白的空白胶体（即在棕色小瓶中加入 O.&nL磷酸缓冲液和 0.2mL 功能化聚氨酯胶体' 用同样的方法搅拌离心处理）进行对比，结果见图 11。

应用例 2

本应用例是用带羧基或氨基的梳形功能化聚氨酯胶体接枝白蛋白。

将以异硫氮酸罗丹明标记的猪白蛋白（Sigma)作为模型蛋白，溶于^ 磷酸缓冲液中（ρΗ=7.4)，浓度为 lmg/mL, 并以水溶性的 1-乙基 -(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC〉和 N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS)作为缩合剂。向 ²mL的棕色玻璃小瓶中分别侬次加入 0.6 mL磷酸缓冲液（50 mM, pH=7.4)、 0.2mL功能化聚氮酯胶体（取自于实施例 31或 65制备的胶体， ~2 %)、 EDCVNHS缩合剂〈EDC 82mg; NHS 49 mg) 和 0.2mL白蛋白溶液，磁力搅拌下室温反应 30小时，于 13000转 /分下离心 20分钟，然后用 0.8mL磷酸缓冲液分散成胶体' 如此反复离心 6次' 最后一次用（ mL磷酸缓冲液分散成胶体溶液，用荧光显微镜观察胶体粒子。未加白蛋白和缩合剂的空白胶体（即棕色小瓶中加入 0.8mL磯酸缓冲液和 O mL功能化聚氨酯胶体），用同样的方法搅拌离心处理）进行对比> 结果见图 11,

表 1

注： 1) PCD: 聚碳酸酯二元酵： TMG: 聚四氢呋喃醚二元醇： PCL_; 聚己内酷二元酵： PPG: 聚氧化丙烯元酵： HAPHD: 聚己二酸 -1,6-己二酵。

2) MEI: 4, ' -二苯基甲^：异氛酸酯： H0I: 1,6-己二异氣酸瓊； TDIt 2,4-甲苯二异 «酸酯或 2, 6-甲苯二异戮酸酯： IPDI:异佛尔酮二异 K酸酯； LDI: 教氮酸 Z' 二异 ft酸翻 *

3) TKF: 四' 呋喃； DHF₅ ,Ν-二甲基甲赚 i DMAc: Ν,Ν-二甲基乙酰胺； DMSO: 二甲基亚讽。

4)表中的靡尔比为大分子二元醇:二异酸 :赖氨酸。

表 2:

注：羧基当 ¾等于赖氨酸的摩尔数除以聚合 ¾¾3¾总质量。表 3

注： 1) PN: 双官能度的端基聚乙二醇； po: 欢官能度的端环基聚乙二醉。

2) THF-. 四¾呋喃； D F: Ν,Ν-二甲基甲號胺； _DMAc: N，N-二甲基乙酰胺： DMSO_: 二甲甚亚砜表 4

注- 1) NHS Ν-羟二； D 》

2) PEG: 双官能度的端羧基聚乙二醇。

3) π为原料双钺聚 ώ二眸或产物的茧结构单 ά数，表 5

合成带端羧基聚乙二醇侧链的聚氨酯的反应

注-' 1) PCD: 聚碳酸酯二元酵； PTMG_: 聚四氣呋喃醚二元醇； PCL: 聚己内酯二元薛； PPG: 聚氯化丙秌二元醇； HAPHD: 聚己二酸 ~t 6-己二 2

2) «DI: 4, 4' -二苯基甲烷二异 ¾酸酯； HDI: 1, 6-己二异铕酸 : TDI: 2, 4-甲苯二异 «；酸酯或 2 6-甲苯二异镇 ¾蕺； _Ιί¾ί: 异 ^尔蹈" 赖酸乙酷二异氣酸酷《 ~

3) THF: 四氢呋喃； DMF: Ν, Ν-二甲基甲酰胺； DMAc: , Κ-二甲基乙酰胺； DMSO; 二甲基亚砜，

4) ti为扩链剂 1^^!^-?50中¾乙二酵的重复结构单元数。

5) 表中的摩尔比为大分子二元醉：二异酸酯：赖氨酸： Lysin€-NH-PB3₀

表 6 合成带端羧基聚乙二醉侧链的聚氣酯的; E艺实大分子二; ni睜脱水预！ ^反 '■·'■ 扩链反应施

例温度时间温度时间时间 ('C) (分钟） CO (分钟） <分钟）

64 110 180 70 150 20

65 110 240 55 180 15

66 120 90 50 180 15

67 100 180 70 60 10

68 110 180 60 180 20

69 100 240 60 210 10

70 120 180 70 150 25

71 110 150 80 120 20

72 120 180 60 240 30

73 110 240 70 180 25

Claims

杈利要求书

1、一种梳形功能t聚鉍酯材料的制备方法，其特钲在于该方法的工艺步骤和条件如下：

( 1 )将 1摩尔份数均分子量为 500-4000的二元醇加入反应容器中，搅拌并升温至 i00〜120'C , 真空脱水 90~240分钟后降温至 50~80'C, 加入 1.58-7.10摩尔份二异氰酸酯，在保持 50~80'C, 真空下预聚反应 1 小时得聚氨酯预聚物；

(2)先将 0.5〜6摩尔份赖氨酸加入第一溶剂中至溶解，然； 5在搅拌下将其加入聚氨酯预聚物中扩链反应 1( β0分钟，停止搅拌并放置 l( l2h，再倒入水中沉淀，沉淀物室温下干燥后即得带羧基的聚氨酯弹性体：

(3)先将以羧基的摩尔计为 0.5〜2份带羧基的聚氣酯弹性体溶解在第二溶剂中，然后依次加入以聚氨酯弹性体中所含羧基摩尔份至少 '..2倍的二环己基碳二亚胺、至少 1.2倍的 N-羟基琥珀酰亚按和 0.5〜2摩尔份端氨棊聚乙二醇，：¾温下搅拌反应 20 30小时，其中二环己棊碳二亚胺和 N-羟基琥珀酰亚胺为等摩尔；

(4)在上述反应液中加入为第二溶剂重量 1〜3%的 0.1 M的稀盐酸，继续反应

3〜6个小时，过滤除去沉淀，将滤液滴入搅拌中的蒸馏水中，使之形成均匀分散的胶体，然后过滤，将滤液装入截留分子量为 8000〜14000的透析袋内，于蒸馏水中透析，每隔 4 ~6个小时换一次蒸馏水， 5~7天后取出，将透析袋内的溶液兵空冷冻千燥后即得聚乙二醇侧链端棊为氨基的梳形功能化聚氨酯，或

( 1 )将摩尔份数均分子量为 500~4000的二元醇加入反应容器牛，搅拌并升温至 100~120'C，真空脱氷 90-240分钟后降温至 50~80Ό , 加入 1.58〜7,10摩尔份二异氡酸酯，在保持 50~8(TC，真空下预聚反应 1~ 小时得聚氨酯预聚物；

(2)先将 0.5〜6摩尔份赖氨酸加入第一溶剂中至溶解，然后在搅拌下将其加入聚氨酯预聚物中扩链反应 10~30分钟，停止搅拌并放置 10〜12h，再倒入水中沉淀，沉淀物室温下干燥后即得带羧基的聚氨酯弹性体；

(3 )先将 ί〜4摩尔份带羧基的聚氨酯弹性体溶解在第二溶剂中，然后加入！〜 4摩尔份的端环氧基聚乙二醇，氮气保护下升温至 110~130'C , 搅拌回淹反应 20~30 小时后，将反应混合物装入截留分子量为 8000〜14000的透析袋内，于蒸馏水中透析，每隔 4〜6个小时换一次蒸馏水， 5〜7天后取出，将透析袋内的溶液真空冷冻干燥后即得聚乙二醇侧链端基为环氧基的梳形功能化聚氨酯。

2、根据权利要求 1所述梳形功能化聚氨酯材料的制各方法，其特征在于该方法中所述的第一溶剂的用量为使聚氨酯弹性体溶液的固含 ¾为 26-39%；第二溶剂的用量为使带羧棊的聚氨酯弹性体的重量百分含量为 240。/。。

3、根据权利要求 1或 2所述梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法中所述的第一溶剂为水和四氢呋喃、 N，N -二甲基甲酰胺、 Ν,Ν-—甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任一种组成的混合溶剂，其中水的重量百含量为 1( ?0%_;第二溶剂为 Ν,Ν-二甲基甲酰胺、 Ν，Ν-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任一种。

4、根据权利要求 1或 2所述梳形功能化聚氨醐材料的制备方法，其特征在于该方法中所述的端坏氣基荥乙二醇或端氨基聚乙二醇的数均分子纛为 200〜$000。

5、根据权利要求 3所述梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法中所述的端环氧基菜乙二醇或端氨基聚乙二醉的数均分子量为 200〜8000。

6、一种梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺歩骤和条件如下： '

(1 )将 1摩尔份数均分子量为 500~4000二元醇加入反应容器中，換拌并升温至〗00 120'C，真空脱水 90~240分钟后降温至 5Ο~80Ό, 加入 2.2~7.08摩尔份二异 f 酯，在保持 50~80 , 真空下预聚反应 1 小时得聚氨酯预聚物；

(2)先将 0.15〜2.10摩尔份含聚乙二醉侧链的二元胺扩链剂溶解在四氢呋喃或第二溶剂中，然后在搅拌下将其加入上述聚氨酯预聚物中，停止加热，反应 10〜15 分钟，再将 0.5〜4.5摩尔份赖氨酸溶于水中并加入到反应体系中，水的用量为能使赖氨酸溶解即可，扩链反应 1(^30分钟后，停止搅拌并放置 10〜12h,将反应混合物装入截留分子量为 8000〜14000的透析袋内，于蒸馏水中透析，每隔 4 . f个小时换 —次蒸馏水， 5~7天后取出，将透析袋内的溶液真空冷冻千燥后即得聚乙二醇侧链端基为羧基的梳形功能化聚氨酯。

7、根据权利要求 6所述梳形功能化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该方法中所述的四氢呋喃或第二溶剂的用量为便己加的反应物总重量在其内的重量百分含量为 30%~50%，水的用暈为第二溶剂质量的 10~30%。

S.根据权利要求 6或 7所述梳形功能化聚氨騮材料的制备方法，其特征在于该方法中所述的第二溶剂为 Ν,Ν-二甲基甲酰胺、 Ν，Ν-二甲基酰胺或二甲.基亚砜中的任一种；含聚乙二醉侧链的二元胺扩链剂的化学结构如下- Η₂Ν~(0Η₂¾ Η~0 N HCH₂CH₂-NHC -CH₂" OCH₂CH₂ oCH₂COOH NH₂

其中 n为 4~180的正整数。

9、一种由权利要求 1或 6所述方法制备的梳形功能化聚氨酯材料，其特征在于该聚氨酯材料具有带功能化端基的聚乙二醇侧链，其侧链的功能化端基为氨基、环氧基或羧基中的任一种，且其核磁谱在化学位移 3.50_Ppm、红外光谱在 r. cm-¹附近均显示有聚乙二醇吸收峰。