一种新型的带有卵磷脂基团的可生物降解的聚氨酯的合成(英文文献_中文翻译).doc

1、一 种 新 型 的 带 有 卵 磷 脂 基 团 的 可 生 物 降 解的 聚 氨 酯 的 合 成摘 要 ： 一 种 新 型 的 聚 氨 酯 可 以 通 过 用 可 生 物 降 解 的 聚 （ l-乳 酸 ） 与作 为 扩 链 剂 的 带 有 六 亚 甲 基 二 异 氰 酸 酯 官 能 团 的 卵 磷 脂 的 扩 链 反 应 而 合成 。 它 的 分 子 量 和 玻 璃 化 温 度 （ Tg） 在 扩 链 反 应 后 会 显 著 增 加 。 根 据吸 水 性 试 验 测 试 ， PUR-PC 的 吸 水 性 比 没 有 添 加 PC 的 PUR 要 好 。 此 外 ，在 PUR-PC 薄 膜 上

2、 黏 着 的 和 变 形 的 血 小 板 数 都 比 PUR 薄 膜 上 的 少 。 这些 初 步 结 果 表 明 ： 这 种 新 型 的 有 较 好 的 血 液 相 容 性 的 聚 氨 酯 在 组 织 工 程上 的 支 撑 作 用 比 传 统 的 能 生 物 降 解 的 聚 氨 酯 要 好 。 此 外 ， 这 个 研 究 也 提供 了 一 种 新 方 法 制 备 PC-改 性 的 可 生 物 降 解 的 聚 氨 酯 。关 键 词 ： 聚 氨 酯 ;卵 磷 脂 ;生 物 降 解 ;血 液 相 容 性 ； 聚 合 物 ； 表 面 。1 简 介组 织 再 生 生 物 材 料 必 须 具 有 生 物

3、 相 容 性 以 及 在 体 内 的 生 物 降 解 性 。 聚氨 酯 （ PURs） 由 于 其 优 异 的 力 学 性 能 被 广 泛 应 用 于 生 物 医 学 领 域 中1。 为 了 进 一 步 提 高 它 们 的 血 液 相 容 性 ， 已 经 做 过 了 很 多 改 性 方 法 。 其中 ， 运 用 仿 真 细 胞 膜 将 PC 引 入 到 PURs 中 是 一 种 非 常 有 效 的 方 法 2-5。 例 如 ： 一 个 photoactivatable 4-azidobenzoyl 基 团 和 一 个 PC 终 止基 团 反 应 最 终 合 成 芳 基 叠 氮 化 物 而 后

4、把 含 PC 的 芳 基 叠 氮 化 物 涂 抹 在聚 氨 酯 表 面 。 许 多 研 究 指 出 ， 用 贴 壁 血 小 板 的 数 量 和 血 小 板 在 材 料 表 面形 貌 改 变 的 方 法 来 评 估 血 液 相 容 性 。 更 重 要 的 是 ， 血 液 一 旦 接 触 材 料 蛋白 质 就 会 很 快 的 吸 附 在 材 料 表 面 并 改 变 其 构 象 。 因 此 ， 血 小 板 与 它 们 相互 作 用 并 最 终 开 始 吸 附 和 蔓 延 到 蛋 白 质 层 中 。 在 内 的 被 激 活 的 血 小 板 释放 凝 血 因 子 6。 因 此 ， 在 改 性 后 的 P

5、URs 的 血 液 相 容 性 可 以 用 凝 血 酶生 成 试 验 和 血 小 板 粘 附 研 究 来 评 价 。 其 最 大 凝 血 酶 浓 度 比 原 始 PURs低 。 同 时 ， 改 性 PURs 的 血 液 凝 血 时 间 延 长 ， 血 小 板 粘 附 数 减 少 4,5。但 是 ， 目 前 所 有 PURs 膜 样 的 报 告 很 少 可 能 会 降 低 ， 这 成 为 其 在 组 织 工程 中 进 一 步 推 广 应 用 的 主 要 限 制 因 数 。 近 年 来 ， 虽 然 不 含 PC 的 可 生物 降 解 的 PURs 已 深 入 调 查 ， 如 聚 （ 乳 酸 ） （

6、 PCL） ， 聚 （ 羟 基 乙 酸 ）（ PGA） ， 聚 （ 己 内 酯 ） （ PCL） 及 其 它 共 聚 物 等 7-11， 他 们 与 含 有PC 的 PURs 相 比 ， 没 有 那 样 的 血 液 相 容 性 。 在 这 项 研 究 中 ， PUR-PC， 一 种 以 PC 基 团 作 为 生 物 降 解 软 段 的 新 型聚 氨 酯 被 合 成 。 与 此 同 时 ， PUR 是 用 PLLA 作 为 软 段 的 合 成 方 法 合 成 。分 子 结 构 和 分 子 量 可 以 分 别 用 质 子 核 磁 共 振 （ H-NMR） ， 傅 立 叶 变 换 红外 光 谱 （

7、FT - IR） 和 尺 寸 排 阻 色 谱 （ SEC） 分 析 。 差 示 扫 描 量 热 法（ DSC） 用 来 测 定 热 性 能 。 亲 水 性 和 体 外 血 液 相 容 性 可 以 用 吸 水 率 试 验 和血 小 板 粘 附 试 验 分 别 评 价 。2 试 验PC-S 在 引 发 剂 SnOct2 的 作 用 下 ， 温 控 在 120 ， 真 空 反 应 36h后 合 成 ， 然 后 把 PC-S 在 真 空 中 干 燥 两 个 小 时 后 ,再 将 加 入 到 装 有 甲 苯 ，磁 搅 拌 棒 和 辛 酸 亚 锡 （ 催 化 剂 ） 的 三 颈 烧 瓶 中 ， 甲 苯 中

8、 的 六 亚 甲 基 二 异氰 酸 酯 （ HDI） 按 规 定 量 滴 加 入 烧 瓶 中 （ 摩 尔 比 ： HDI/预 聚 物 = 3） 。该 反 应 在 120 的 氮 气 中 反 应 7h。 产 品 在 乙 醇 中 沉 淀 并 在 真 空 干 燥 至恒 重 。 合 成 不 含 PC 的 聚 氨 酯 的 方 法 与 此 类 似 。 图 1 说 明 了 PC-S 和PUR-PC 合 成 。 可 以 用 仪 器 1H-NMR (Bruker AV II-400 MHz), FT-IR (Nicolet 560)进 行 聚 合 物 的 表 征 。 SEC 进 行 的 高 效 液 相 色 谱

9、法 的 组 成设 备 包 括 :一 个 510 HPLC 水 泵 ,一 个 410 差 示 折 光 仪 和 一 个 PLgel 5 mm 混 合 -C 60cm 色 谱 柱 , 流 动 相 为 四 氢 呋 喃 （ THF） 其 流速 为 1 mL/ min。 数 均 分 子 量 （ Mn） 和 重 均 分 子 量 （ Mw） 就 是 以 从Polysciences 中 得 到 的 聚 苯 乙 烯 的 值 为 标 准 。 DSC (Netzsch DSC204)被 用 来 表 征 玻 璃 化 转 变 温 度 （ Tg） 。吸 水 率 被 用 来 评 价 聚 合 物 的 亲 水 性 。 它 被 定

10、 义 为 湿 聚 合 物 薄 膜 中 水 重量 的 百 分 比 。 该 薄 膜 是 用 质 量 分 数 为 1 的 聚 合 物 溶 液 （ 氯 仿 ） 浇 注在 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 （ PET） 的 基 板 （ 1cm 1cm） 上 的 方 法 制 备的 。 经 过 2 天 的 真 空 干 燥 ， 薄 膜 称 重 （ W0） 和 再 放 入 到 蒸 馏 水 中 。 它们 在 不 同 的 时 间 间 隔 恢 复 ， 仔 细 擦 拭 滤 纸 再 次 称 重 （ W1） 。 水 吸 收 率计 算 公 式 如 下 ：吸 收 率 = (W1W0)/W0 100%评 估 血 小 板 粘

11、 附 性 是 按 参 考 文 献 2报 道 的 方 法 进 行 。 薄 膜 真 空 喷射 镀 金 ， 并 用 扫 描 电 子 显 微 镜 (SEM, JSM- 5900 LV, JeolLtd., Japan)观 察 。3 实 验 结 果 与 讨 论3.1 该 聚 合 物 的 结 构 与 表 征研 究 人 员 通 过 表 面 改 性 和 单 体 改 性 两 种 方 法 获 得 PC 改 性 聚 氨 酯 。在 单 体 改 性 的 方 法 中 ， PC 通 常 在 扩 链 后 由 接 枝 反 应 植 入 。 此 外 ， PC也 能 够 在 扩 链 反 应 时 被 引 入 ， 在 这 种 情 况 下

12、 ： 含 有 PC 的 化 学 品 作 为扩 链 剂 。 在 这 项 研 究 中 ， 含 PC（ PUR-PC） 的 可 生 物 降 解 的 聚 氨 酯 按 照如 图 1 所 示 的 合 成 路 线 合 成 。 这 种 合 成 路 线 类 似 于 正 常 的 聚 氨 酯 ， 其 中包 括 最 初 的 软 段 合 成 和 之 后 的 扩 链 。 含 PC 的 PLLA（ PLLA/PC） 起 软段 的 作 用 ， 一 部 分 聚 乳 酸 在 生 理 环 境 中 的 生 物 降 解 性 是 被 公 认 的 。PLLA/PC 可 以 在 SnOct2 的 催 化 作 用 下 通 过 乳 酸 的 开

13、环 聚 合 制 备 ， 如 图 1所 示 。 经 FT-IR、 13C-NMR 和 1H-NMR 分 析 出 的 分 子 结 构 结 果 与 之 前 报道 12的 一 致 （ 数 据 未 显 示 ） 。 证 实 后 再 完 成 扩 链 反 应 。 HDI 作 为 扩链 剂 （ 如 图 1） 。 红 外 光 谱 和 核 磁 共 振 也 用 来 分 析 所 获 得 的 聚 氨 酯 的 分 子结 构 。 图 2 显 示 了 PUR-PC 的 1H-NMR 谱 。 在 1.55 和 5.2 信 号 分 别 归结 为 聚 乳 酸 块 软 段 的 -CH3 和 -CH2 基 团 。 PC 中 典 型 的

14、峰 包 括 ：N+（ CH3） 3、 - OPOCH2-和 -N+CH2 基 团 ， 峰 值 分 别 在 3.25， 3.43 和4.3 处 被 找 到 12,13。 在 1.3 和 3.15 信 号 峰 被 视 为 是 HDI 硬 段 中的 -CH2 单 元 产 生 14。 在 红 外 光 谱 中 的 -N+(CH3)3 软 段 的 特 征 吸 收 峰在 970cm-1 被 吸 收 12,13。 在 1528cm-1 和 3405cm-1 处 的 吸 收 峰分 别 归 咎 于 NH-和 NH-CO 基 团 ， 其 在 软 段 谱 图 中 不 存 在 。合 成 聚 合 物 的 分 子 质 量

15、可 以 用 SEC 测 定 。 如 图 1 所 示 ： PC-S 软段 的 数 均 分 子 量 大 约 是 2500， 其 分 子 量 在 扩 链 反 应 后 会 增 加 到 超 过5000。 这 个 结 果 再 次 证 明 了 PUR-PC 聚 合 物 的 成 功 合 成 。 DSC 被 用 来测 试 聚 合 物 的 热 性 能 。 PUR-PC 软 段 的 玻 璃 化 转 变 温 度 仅 仅 大 约 为28 。 在 扩 链 反 应 后 它 将 会 增 加 到 53.3 （ 见 表 1） 。 在 聚 氨 酯 中 这些 现 象 可 能 被 解 释 为 分 子 量 的 改 善 和 O=C=N 的

16、 基 团 极 性 导 致 的 分 子 链间 强 的 相 互 作 用 。3 2 吸 水 率 和 血 小 板 粘 附 试 验吸 水 率 用 来 评 价 聚 合 物 的 亲 水 性 。 如 图 3 所 示 ， 在 水 中 浸 泡 2 天后 PUR-PC 的 吸 水 率 值 约 为 6 。 这 显 然 比 没 有 PC 的 PUR 高 。 此 外 ，这 种 差 异 随 着 时 间 的 推 移 增 加 了 8 天 。 在 测 试 结 束 后 ， PUR-PC 的 吸水 率 值 约 为 PUR 吸 收 率 值 的 5 倍 。 这 表 明 ， 可 生 物 降 解 的 PUR-PC比 PUR 亲 水 性 好

17、。 通 常 情 况 下 ， 引 进 的 PC 将 提 高 聚 合 物 的 亲 水 性 。 这归 因 于 PC 分 子 和 水 分 子 之 间 强 烈 的 亲 和 力 。 发 表 的 各 种 论 文 证 明 当 PC与 水 接 触 时 ， PC 基 团 会 迁 移 到 聚 合 物 的 表 面 并 与 水 分 子 结 合12,13,15,16。图 4 显 示 的 是 聚 合 物 与 兔 的 富 含 血 小 板 的 血 浆 接 触 60 分 钟 后 ，其 表 面 粘 附 的 血 小 板 （ 白 点 ） 。 观 察 到 大 量 的 血 小 板 粘 附 在 聚 氨 酯 上 。与 此 相 反 ， 观 察

18、到 少 量 的 血 小 板 粘 附 在 PUR-PC 表 面 。 此 外 ， 还 发 现在 两 种 不 同 的 聚 氨 酯 薄 膜 上 细 胞 的 形 态 有 所 不 同 。 聚 氨 酯 中 一 些 突 出 的鳞 片 ， 使 它 们 比 静 态 的 血 小 板 大 （ 图 4 黑 箭 头 ） 。 与 此 相 反 ， PUR-PC上 几 乎 所 有 的 血 小 板 仍 然 活 跃 在 他 们 的 圆 形 中 。 因 此 ， 可 以 推 断PUR-PC 可 以 减 少 血 小 板 对 PUR 表 面 的 粘 附 和 血 小 板 的 活 性 。 这 可 能 是由 于 水 分 子 与 PUR-PC 分

19、 子 中 PC 之 间 的 亲 和 力 作 用 。 这 导 致 在 水 环 境中 聚 合 物 表 面 水 层 的 形 成 。 如 文 献 所 2,4,5报 道 的 那 样 ， 水 层 抑 制了 非 特 异 性 蛋 白 质 的 吸 附 和 随 后 的 血 小 板 粘 附 。4 结 论一 种 新 型 的 在 其 可 生 物 降 解 软 链 带 有 PC 基 团 的 聚 氨 酯 已 成 功 合 成 。其 分 子 量 和 玻 璃 化 转 变 温 度 （ Tg） 在 扩 链 后 显 著 增 加 。 PUR-PC 的 亲水 性 比 PUR 好 。 此 外 ， 在 PUR-PC 吸 附 的 血 小 板 数 和 变 形 血 小 板 数 均 少于 PUR。 这 些 初 步 结 果 表 明 ， 这 种 新 型 聚 氨 酯 在 组 织 工 程 上 可 能 优 于 传统 的 可 生 物 降 解 的 聚 氨 酯 ， 因 为 它 有 更 好 的 血 液 相 容 性 。 这 项 研 究 还 提供 了 一 种 制 备 PC-改 性 的 可 生 物 降 解 的 聚 氨 酯 的 新 方 法 。