專利名稱：一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人造醫(yī)用材料領(lǐng)域，特別涉及一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚己內(nèi)酯(PCL)的是一種可生物降解的脂肪族聚酯，由己內(nèi)酯開環(huán)聚合制得，該材料對機(jī)體無毒，具有良好的生物相容性，是一種理想的生物醫(yī)用材料。植入動物體后逐漸吸收，最終降解為CO2和H2O排出體外。同 時它具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)良的藥物通過性，這些性質(zhì)使其在醫(yī)藥領(lǐng)域有一定的應(yīng)用潛力，如可用作體內(nèi)植入材料以及藥物控釋材料。目前該材料已經(jīng)獲得美國FDA的批準(zhǔn)。然而，PCL由于分子鏈中存在較長的連續(xù)碳鏈，故其親水性較差，不利于水解反應(yīng)的發(fā)生，因此降解速率比較緩慢，一般完全降解2 4年，因此限制了其在醫(yī)用領(lǐng)域更廣泛的研究和應(yīng)用。聚碳酸丁二醇酯(PBC)是一種于20世紀(jì)末合成的新型聚酯材料，但當(dāng)時并未引起足夠的重視。直到日益強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)意識的今天，國內(nèi)已有公司開始生產(chǎn)這種材料。PBC材料具有熔體強(qiáng)度高、加工成型性好、材料強(qiáng)度好、降解周期適中等優(yōu)點(diǎn)。由摘要附圖可見，該材料主鏈結(jié)構(gòu)與聚己內(nèi)酯具有很高的相似性，所不同的是該材料羰基旁的一個亞甲基為氧原子所代替。根據(jù)高分子相關(guān)知識及前期研究發(fā)現(xiàn)，該氧原子的存在使得其與聚己內(nèi)酯相比降解速率得到了較大程度提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料及其制備方法，該醫(yī)用管材料管材料力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，降解時間可空，該方法操作簡單，成本低。本發(fā)明的一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料，該醫(yī)用管材料包括聚碳酸丁二醇酯(PBC)和聚己內(nèi)酯(PCL)，其中聚碳酸丁二醇酯的數(shù)均分子量為4萬 25萬，聚己內(nèi)酯的數(shù)均分子量為4萬 25萬；所述管材料的外徑為O. I 50mm,內(nèi)徑為O. I 50mm,長度為O. 01 Im所述的聚碳酸丁二醇酯和聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為1-99 99-1。所述的醫(yī)用管材料中含有水溶性致孔劑，所述的水溶性有機(jī)致孔劑為聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、明膠或海藻酸鹽。所述的醫(yī)用管材料具有微孔,微孔孔徑為O. Olum Imm,孔隙率為I 95%。本發(fā)明的一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，包括三種工藝途徑，分別是熔融紡絲、熱致相分離法、干-濕法紡絲/濕法紡絲制備。所述的熔融紡絲法，包括(I)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后，在100 140°C下加熱熔融并攪拌均勻，用紡制中空纖維的噴絲頭在70 90°C擠出得中空纖維，冷卻；
(2)將步驟(I)得到的冷卻后的中空纖維首先在0_20°C進(jìn)行冷拉伸，冷拉伸比率為10% 30%，然后在40 50°C下進(jìn)行熱拉伸，熱拉伸比率為30% 100%，將拉伸后的產(chǎn)物在拉伸張力作用下進(jìn)行熱定型，定型溫度為47 52°C，定型時間Ι-lOh，即得。步驟⑴中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟⑴得到的冷卻后的中空纖維放入水中浸泡，萃取出水溶性致孔劑從而得到中間產(chǎn)品，然后再進(jìn)行步驟(2)所述的操作。步驟(2)中所述的冷拉伸和熱拉伸的拉伸速率之和為10mm/min-500mm/min。所述的熱致相分離法，包括(I)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后加入到溶劑(如氯仿、二氯甲烷、甲酸 等)中，在溫度為65 70°C下(該溫度高于PBC和PCL的熔點(diǎn)，故為熱致相分離法)攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡，得到紡絲溶液；(2)在50 65°C，將上述紡絲溶液用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用與干-濕法或濕法紡絲相似的工藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度O 20cm，凝固浴溫度O 40°C ；其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；(3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物在惰性氣體保護(hù)下烘干，最后滅菌處理，即得。步驟⑴中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟⑵得到的產(chǎn)物浸泡在溫水(10-35°C )中除去溶劑和水溶性致孔劑，然后再進(jìn)行步驟(3)所述的操作。步驟(I)中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟(2)得到的產(chǎn)物通過揮發(fā)去除溶劑后，再浸潰于水中除去水溶性致孔劑和剩余溶劑，然后再進(jìn)行步驟(3)所述的操作。所述的干-濕法紡絲/濕法紡絲，包括(I)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后加入到溶劑(如氯仿、二氯甲烷、甲酸等)中，在50 70°C下攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡，得到紡絲溶液；(2)然后將上述紡絲溶液進(jìn)行干-濕法紡絲，其工藝參數(shù)為空氣層高度O. 5 20cm，凝固浴溫度O 40°C ;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；或?qū)⑸鲜黾徑z溶液進(jìn)行濕法紡絲，其工藝參數(shù)為凝固浴溫度O 40°C;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；(3)紡絲完成后在惰性氣體保護(hù)下烘干，最后滅菌處理，即得。步驟(I)中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟(2)得到的產(chǎn)物浸泡在溫水(10-35°C )中除去溶劑和水溶性致孔劑，然后再進(jìn)行步驟(3)所述的操作。步驟(I)中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟(2)得到的產(chǎn)物通過揮發(fā)去除溶劑后，再浸潰于水中除去水溶性致孔劑和剩余溶劑，然后再進(jìn)行步驟(3)所述的操作。PBC在材料物理特性，特別是力學(xué)性能、熱學(xué)性能(如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)等)、溶解性質(zhì)方面與PCL非常接近。通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)兩者具有非常好的相容性。
本發(fā)明可根據(jù)需要添加一定量的水溶性有機(jī)致孔劑以創(chuàng)造孔洞結(jié)構(gòu)。在PCL和PBC這兩種材料中，PCL的降解時間較長，一般在2 4年左右才能夠基本在體內(nèi)達(dá)到完全降解，而PBC的降解時間則相對較短。于是將兩種材料通過不同比例共混，即可制備出降解時間可變化的復(fù)合材料。其中，增加PCL的量則相對延長了降解時間，使得材料在較長時間內(nèi)能夠保持相對較好的力學(xué)性能；而提高PBC的比例則能夠少量地提高材料的親水性，更重要的是縮短了降解時間，使材料更適用于恢復(fù)周期較短的用途上。同時，通過添加水溶性的有機(jī)致孔劑，不僅能夠提高材料的親水性，同時，由于孔洞結(jié)構(gòu)增大了材料的比表面積，使得材料降解速率加快。另一方面，賦予材料以孔結(jié)構(gòu)也使得材料能夠有望用于其他一些特別用途，如過濾管狀膜等。
本發(fā)明的材料降解時間可在一到四年內(nèi)調(diào)整，可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料、組織阻隔材料等來使用，并且可由多種不同制備方法加工制備成目標(biāo)廣品。有益效果(I)本發(fā)明的管材料力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)；本發(fā)明的管材料降解時間可根據(jù)用途和部位的不同而相對變化，與人體恢復(fù)周期相匹配；(2)本發(fā)明的制備方法均為最常見和普遍的方法和設(shè)備，操作簡單，成本低；(3)本發(fā)明的中空纖維膜可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面及醫(yī)學(xué)外的其他領(lǐng)域。


圖I為PBC和PCL的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I將分子量為12萬的PBC以及分子量為8萬的PCL切粒并粉碎，按所期望的降解時間控制兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50%，同時由于材料用途不添加致孔劑，將上述兩組分混合均勻后倒入料筒中，在溫度為110°C下加熱熔融并攪拌均勻，用紡制中空纖維的噴絲頭(控溫在750C )擠出成中空纖維，通過冷卻管道冷卻。將中間產(chǎn)物以12mm/min的總拉伸速率進(jìn)行拉伸，拉伸分冷拉伸和熱拉伸，首先在冷拉伸溫度為20°C以下冷拉伸，冷拉伸比率為10%，然后在熱拉伸溫度為50°C下熱拉伸，熱拉伸比率為60%，拉伸后的聚碳酸丁二醇酯管材料在拉伸張力作用下進(jìn)行熱定型，定型溫度為50°C，定型時間3h。制備得到強(qiáng)度和柔韌性都較好的透明中空管，所述管材料的外徑為4mm，內(nèi)徑為3mm，長度為15cm ;此管可用于血管修復(fù)領(lǐng)域，其降解時間為2年左右。實(shí)施例2將分子量為6萬PBC以及5萬的PCL切粒并粉碎，按所期望的降解時間控制兩者比例為8 2，同時根據(jù)材料用途添加PBC和PCL質(zhì)量之和15%的水溶性致孔劑聚乙二醇20000，并將上述組分混合均勻后加入到他們的高溫溶劑N，N- 二甲基甲酰胺中，在溫度為70 V下攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡。將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在65°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用與濕法紡絲相似的工藝固化成型，參數(shù)為凝固浴溫度15°C ;采用3級拉伸，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為20°C，拉伸倍數(shù)為2倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣 體保護(hù)下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空管。所述管材料的外徑為2mm,內(nèi)徑為Imm,長度為25cm ;所述的醫(yī)用管材料具有微孔，微孔平均孔徑為3 μ m，孔隙率為70%。該材料可作為神經(jīng)導(dǎo)管支架材料使用，在神經(jīng)生長修復(fù)的同時降解成小分子排出，其降解時間為I. 5年左右。實(shí)施例3將分子量為15萬的PBC以及15萬的PCL切粒并粉碎，按所期望的降解時間控制兩者比例為2 8，同時根據(jù)材料用途添加PBC和PCL質(zhì)量之和30%的水溶性致孔劑聚乙烯醇(PVA1788)，并將上述組分混合均勻后加入到他們共同的溶劑氯仿中，在溫度為50°C下攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡。通過干-濕法紡絲制備管材料，其工藝參數(shù)為空氣層高度3cm，凝固浴溫度20°C ;采用單級拉伸，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為25°C，拉伸倍數(shù)為4倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣體保護(hù)下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空管。所述管材料的外徑為5mm,內(nèi)徑為3. 5mm,長度為7cm ;所述的醫(yī)用管材料具有微孔，微孔孔徑為ΙΟμπι，孔隙率為90%。該管材料孔隙率高，孔徑較大，可作為組織工程載體材料使用，其降解時間為2. 5年左右。
權(quán)利要求
1.ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料，該醫(yī)用管材料包括聚碳酸丁ニ醇酯和聚己內(nèi)酷，其中聚碳酸丁ニ醇酯的數(shù)均分子量為4萬 25萬，聚己內(nèi)酯的數(shù)均分子量為4萬 25萬；所述管材料的外徑為O. I 50mm,內(nèi)徑為O. I 50mm,長度為O. 01 lm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料，其特征在于所述的聚碳酸丁ニ醇酯和聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為1-99 99-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料，其特征在于所述的醫(yī)用管材料中含有水溶性致孔劑，所述的水溶性有機(jī)致孔劑為聚こニ醇、聚こ烯醇、聚こ烯吡咯烷酮、明膠或海藻酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料，其特征在于所述的醫(yī)用管材料具有微孔，微孔孔徑為O. Olum 1mm，孔隙率為I 95%。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，包括干-濕法紡絲/濕法紡絲、熔融紡絲或熱致相分離法紡絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，其特征在于所述的熔融紡絲包括 (1)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后，在100 140°C下加熱熔融并攪拌均勻，用紡制中空纖維的噴絲頭在70 90°C擠出得中空纖維，冷卻； (2)將步驟(I)得到的冷卻后的中空纖維首先在0-20°C進(jìn)行冷拉伸，冷拉伸比率為.10% 30%，然后在40 50°C下進(jìn)行熱拉伸，熱拉伸比率為30% 100%，所述的冷拉伸和熱拉伸的拉伸速率之和為10mm/min-500mm/min ;將拉伸后的產(chǎn)物在拉伸張力作用下進(jìn)行熱定型，定型溫度為47 52°C，定型時間Ι-lOh，即得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟(I)得到的冷卻后的中空纖維放入水中浸泡，萃取出水溶性致孔劑從而得到中間產(chǎn)品，然后再進(jìn)行步驟(2)所述的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，其特征在于所述的熱致相分離法紡絲包括 (1)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后加入到溶劑中，在溫度為65 70°C下攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡，得到紡絲溶液； (2)在50 65°C，將上述紡絲溶液用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用與干-濕法或濕法紡絲相似的エ藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度O 20cm，凝固浴溫度O 40°C ;其拉伸為I 3級,溫水浴作為拉伸介質(zhì),溫水浴溫度為10 40°C,拉伸倍數(shù)為I 10倍； (3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物在惰性氣體保護(hù)下烘干，最后滅菌處理，即得。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，其特征在于所述的干-濕法紡絲/濕法紡絲包括 (1)將PBC和PCL切粒并粉碎，混合均勻后加入到溶劑中，在50 70°C下攪拌溶解制成溶液，而后過濾溶液，真空脫泡至無肉眼可見氣泡，得到紡絲溶液； (2)然后將上述紡絲溶液進(jìn)行干-濕法紡絲，其エ藝參數(shù)為空氣層高度O.5 20cm，凝固浴溫度O 40°C;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；或?qū)⑸鲜黾徑z溶液進(jìn)行濕法紡絲，其エ藝參數(shù)為凝固浴溫度O 40°C;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍； (3)紡絲完成后在惰性氣體保護(hù)下烘干，最后滅菌處理，即得。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的ー種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的將PBC和PCL切粒并粉碎后，添加水溶性致孔劑；將步驟(2)得到的產(chǎn)物浸泡在10-35°C的水中除去溶劑和水溶性致孔劑，然后再進(jìn)行步驟(3)所述的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降解時間可調(diào)的醫(yī)用管材料及其制備方法，該醫(yī)用管材料包括聚碳酸丁二醇酯和聚己內(nèi)酯，其中聚碳酸丁二醇酯的數(shù)均分子量為4萬～25萬，聚己內(nèi)酯的數(shù)均分子量為4萬～25萬；所述管材料的外徑為0.1～50mm，內(nèi)徑為0.1～50mm，長度為0.01～1m；其制備包括(1)調(diào)配聚己內(nèi)酯和聚碳酸丁二醇酯的比例，將兩者切粒混合均勻；(2)混合后的配料溶解或熔融，并按需要可加入一定量的致孔劑；(3)將所述溶液通過熔融紡絲、干-濕法或濕法紡絲、熱致相分離等工藝制成中空管。本發(fā)明的管材料力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，降解時間可控；本發(fā)明的制備方法操作簡單，成本低，用途廣泛。
文檔編號A61L29/06GK102634865SQ20121009452
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者楊慶, 沈新元, 邵成華, 金曉懿, 陳璐, 顧曉華 申請人:東華大學(xué)