一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法

2023-05-25 09:58:46

專利名稱：：一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法
技術領域：
：本發明涉及超多孔材料的製備
技術領域：
，特別涉及一種具有生物相容性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(簡稱EVA)超多孔材料及其製備方法。
背景技術：
：生物相容和生物可降解的高分子材料在生物醫學領域如藥物控制釋放，組織工程支架等方面具有重要的應用。生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(簡稱EVA)由於具有良好的力學穩定性、生物惰性和滲透性，因此近年來不僅廣泛應用於通用的材料領域，在藥物緩釋基材和組織工程支架等生物醫學領域的應用也日漸增多。高分子載體上藥物的沉積和釋放主要是通過材料的微孔進行控制，而組織工程的關鍵技術之一就在於將材料製成具有特定形狀和孔結構的三維多孔支架，於是致孔技術成了關鍵。而傳統的製備方法如粒子浸出、氣體發泡、纖維粘結等得到的多孔材料結構上多為閉孔，且孔隙率低，孔尺寸難以控制，從而直接影響了細胞的長入和組織的血管化，難以滿足不同組織工程的需要；如果要得到具有相連的開孔結構的多孔支架，則要多種方法相結合，從而使製備方法複雜化和高成本化。眾所周知，大部分高分子由於彼此本體性質差異較大是不相容的。因此將兩種不相容的高分子熔融共混後材料內部的織態結構較為複雜，如"海-島"結構、纖維或層狀分布結構、雙連續相結構以及其它不規則的形態。這些相結構的形成至少取決於五方面因素組分自身理化參數、組分比、剪切流場、界面性質以及尚未清楚認識的彈性比，而最終形成的形態是變形-破裂和凝聚兩方面平衡的結果。不過一旦材料在合適的加工條件下形成了兩相相互貫穿的雙連續相結構，然後用合適的溶劑選擇性抽提去除其中一種組分，同樣可以製備出多孔材料。與傳統方法相比，該方法不但簡單易行，且製備的基材孔的貫穿程度和孔隙率提高顯著，因此可定義為"超多孔材料"。而且通過改變加工條件，如剪切、退火等，還可實現對孔尺寸的控制，最終製備得到一系列具有不同孔徑的超多孔材料以滿足不同組織的需求。
發明內容本發明的目的在於提供一種方法簡單、成本低、孔隙率高的基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法。本發明技術方案是將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯加入到密煉機中，在9(TC的溫度、40-60rpm轉子轉速下熔融共混6-8min，出料，模壓成型；然後在40-45"C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯4h，並間歇震蕩，取出並於40。C下烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料;所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯的投料質量比為3-6:4-7。本發明克服傳統致孔方法的缺陷，採用簡單共混的方法將生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和生物可降解的聚己內酯進行熔融複合，製備具有雙連續相形態的二元共混物，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯的投料質量比只有在一定的範圍內，兩相才會發生相反轉而形成雙連續的相結構。選擇抽提去除聚己內酯相，從而製備得到一系列具有不同孔徑的基於生物相容高分子的超多孔材料。本發明的優點在於利用簡便易行且成本低廉的熔融共混法批量製備具有雙連續相結構的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚己內酯二元共混物，進一步利用選擇性蝕刻的方法得到可用於生物醫學工程等領域的生物相容高分子超多孔材料。本發明一方面在無需複雜的加工工藝，成本低廉且無汙染的情況下就能製備得到相互貫穿，孔隙率大的開孔材料，另一方面僅需改變加工條件如剪切、退火等即可實現對孔徑的有效控制，最終製備得到一系列孔徑的、能滿足不同組織需要的、具有生物相容性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。本發明所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是一種醋酸乙烯酯含量為26.2%，熔融指數(MI)為2.3g/10min，熔點為74°C的生物相容性共聚物。所述的聚己內酯是一種數均分子量(Mw)為50,000，熔融指數(MI)為7g/10min，熔點為58r的生物可降解高分子材料。所述的冰醋酸是一種分析純，無毒的有機酸。由於分別通過剪切和退火可直接決定雙連續相疇的乙烯-醋酸乙烯共聚物多孔基材的孔徑。因此，本發明在模壓成型前還可進行剪切。所述剪切是在10s—1的剪切速率下穩定流動120s。也可在模壓成型前進行退火。所述退火是在100-180。C條件下靜態退火。圖1為對比例1獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖2為對比例2獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖3為對比例3獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖4為對比例4獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖5為實施例1獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖6為實施例2獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖7為實施例3獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖8為實施例4獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖9為實施例5獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖10為實施例6獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖11為實施例7獲得產品的掃描電鏡(SEM)照片圖。具體實施例方式材料選用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是一種醋酸乙烯酯含量為26.2%,熔融指數(MI)為2.3g/10min，熔點為74°C的生物相容性共聚物。聚己內酯是一種數均分子量(M。為50,000，熔融指數(MI)為7g/10min，熔點為58X:的生物可降解高分子材料。冰醋酸是一種分析純，無毒的有機酸。實施例1將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40份、聚己內酯60份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料後模壓成型。然後於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例2將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50份、聚己內酯50份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料後模壓成型。然後於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例3將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60份、聚己內酯40份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料後模壓成型。然後於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於40。C的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例4將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50份、聚己內酯50份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料在模壓成型前先在10s"的剪切速率下穩定流動120s，然後模壓成型。接著於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例5將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50份、聚己內酯50份加入到密煉機中，在90。C的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料在模壓成型前先在10(TC下退火10min，然後模壓成型。接著於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例6將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50份、聚己內酯50份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料在模壓成型前先在14(TC下退火10min,然後模壓成型。接著於40-45'C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。實施例7將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50份、聚己內酯50份加入到密煉機中，在9(TC的溫度、50rpm的轉子轉速下熔融共混6-8min，出料在模壓成型前先在18(TC下退火10min，然後模壓成型。接著於40-45。C水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯相4h，並間歇震蕩，取出並於4(TC的烘箱中烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料。表1是本發明中對比例1、2、3、4及實施例1、2、3、4、5、6、7、的配方及製備得到的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料的孔徑尺寸。tableseeoriginaldocumentpage8剪切的實施例2相比，剪切後相疇明顯減小，孔徑也從IOpm減至2pm。這裡施加的剪切速率為10s"，處於共混體系剪切變稀的流動區。由於該共混物為高黏度比體系，即便在高速率的剪切流動兩相也不會破碎，而高度的變形卻會使相疇明顯減小。因此，通過施加一定速率的剪切，就可以製備出不同孔徑的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物多孔材料。從圖6、9、10、11可以看出和無退火過程的實施例2相比，隨著退火溫度的升高，雙連續相疇顯著增大，孔徑也從10^im逐漸增至150^im。由於雙連續相併非熱力學穩定的相態，因此隨溫度升高或退火時間延長其相疇會增大。毛細管效應會使相互貫穿的兩相在退火過程中逐漸凝聚，並最終導致相疇的粗化。因此，通過升高退火溫度，就可以製備出不同孔徑的乙烯-醋酸乙烯共聚物多孔材料。權利要求1、一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯加入到密煉機中，在90℃的溫度、40-60rpm轉子轉速下熔融共混6-8min，出料，模壓成型；然後在40-45℃水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯4h，並間歇震蕩，取出並於40℃下烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯的投料質量比為3-6∶4-7。2、根據權利要求1所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是一種醋酸乙烯酯含量為26.2%，熔融指數為2.3g/10min，熔點為74"C的生物相容性共聚物。3、根據權利要求1所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於聚己內酯是一種數均分子量為50000，熔融指數為7g/10min，熔點為58'C的生物可降解高分子材料。4、根據權利要求1或2或3所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於在模壓成型前進行剪切。5、根據權利要求4所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於所述剪切是在10s"的剪切速率下穩定流動120s。6、根據權利要求1或2或3所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於在模壓成型前進行退火。7、根據權利要求6所述的一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，其特徵在於所述退火是在100-18(TC條件下靜態退火。全文摘要一種基於生物相容高分子的超多孔材料的製備方法，涉及超多孔材料的製備
技術領域：
。將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯加入到密煉機中，在90℃的溫度、40-60rpm轉子轉速下熔融共混6-8min，出料，模壓成型；然後在40-45℃水浴中用冰醋酸恆溫溶解聚己內酯4h，並間歇震蕩，取出並於40℃下烘乾，得到生物相容的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物超多孔材料；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚己內酯的投料質量比為3-6∶4-7。本發明加工工藝簡單，成本低廉且無汙染的情況下就能製備得到相互貫穿，孔隙率大的開孔材料，能得到一系列孔徑，滿足不同組織需要。文檔編號C08J9/00GK101613485SQ20091003167公開日2009年12月30日申請日期2009年6月23日優先權日2009年6月23日發明者吳德峰,明張,潔張申請人:揚州大學