可降解導電生物醫用高分子材料的製作方法

2023-05-20 15:53:46 4

專利名稱：可降解導電生物醫用高分子材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及導電基團及可降解基團接枝到高分子鏈上，賦予該高分子可降解性和導電性。技術背景人體的生理功能與生物電之間有相當密切的關係。外界的刺激、心臟跳動和肌肉收縮、 大腦思維等都伴隨著生物電的產生和變化。人體某一部位受到刺激後，感覺器官就會產生 動作電位，通過相應的神經纖維傳到大腦中樞，大腦中樞根據傳來的信息做出反應，發出 指令，並通過傳出神經將指令傳給相關的效應器官，從而產生器官或組織的功能活動。在生物醫學工程領域研究發現，生物電可以反映器官或組織的生理或病理情況。目前， 生物電己經廣泛應用於診斷、治療和控制。部分生物電應用(腦電、心電等)己有精良的 設備和行之有效的診斷標準，並已為廣大醫生和患者所接受。電刺激可促進損傷的各種組 織癒合，包括神經、血管、肌腱、皮膚、軟骨、骨等的再生和修復。藥物釋放、離子電療 法就是藉助電化學過程驅動藥物通過皮膚而進入體內。許多研究表明，生物電對改善人體 的身體健康具有重要的作用。自70年代末導電聚合物出現以來，導電高聚物由於其具有特殊的結構和優異的物理化 學性能而倍受各領域科學工作者的關注。導電高聚物具有類似金屬及無機半導體的電學性 能，容易合成和加工處理，能夠在人體內傳導生物電信號，對所需部位提供局部電剌激。 以聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTH)為典型的導電聚合物，由於具有較低 的成本、較好的導電性、光電性、熱電性、可與其它功能材料共聚或複合、可在常溫或低 溫使用、具有良好的生物相容性等優點，因而受到生物醫學工程領域研究者的青睞。研究 表明，細胞(如骨細胞、神經細胞等)的多重功能(如黏附、增殖、遷移和分化、DNA的 合成、蛋白質的分泌等)都可以通過電刺激進行調節。聚吡咯是在這方面研究最早也是最 廣泛的一種導電高分子。聚吡咯能促組織細胞生長，刺激神經再生，可用於人造血管移植 以及器官細胞組織工程等領域。通過陽極電刺激純鈦表面聚吡咯塗層，觀察體外培養大鼠 成骨細胞生長、增殖和功能分化作用，顯示成骨細胞在聚吡咯塗層表面可以形成鈣鹽沉積， 有良好的附著和鋪展形態。將聚吡咯用於橋接周圍神經損傷，並施予電刺激，結果顯示， 局部微電流能通過局部反射與微蛋白電解產生的活性肽的作用，擴張血管，促進血液滲出， 使再生室中基質前體增多，加速了基質束的形成，有利於形成連接兩斷端的橋狀束，促進 損傷周圍神經重建，對神經再生微環境形成有積極意義。雖然利用導電材料對組織(例如神經、骨組織或其它肝組織等)再生的作用，研究了 壓電高分子(聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯)及導電高分子(聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩)的效 果。體內和體外實驗表明，這種高分子能提高各種組織的再生。目前導電聚合物在生物醫學工程領域的應用仍然存在一些不足(1)導電聚合物的加工成型性能。由於大部分導電 聚合物難溶於一般溶劑，因此難以加工成型。(2)導電聚合物降解性能。由於導電聚合物 分子結構為剛性的原因，難以在體內通過新陳代謝降解排除體外。因此，擴大導電聚合物 材料在生物醫學工程領域中的應用範圍，理想的導電材料需克服以上的不足，設計出利於 人體組織修復和再生的可降解導電生物醫用高分子材料。這種新型的生物醫用功能材料， 容易加工成型，在體內能通過正常的生理變化及代謝被降解吸收，無須二次手術等優點。 涉及材料科學、生命科學、醫學、生物化學、生物物理學、電學等多學科交叉，對生物醫 學材料技術的發展，提高人類健康質量具有重要意義。發明內容發明一種新的可降解導電生物醫用高分子豐才半鬥，該材料以高分子為主鏈，接枝導電基 團及降解基團。本發明所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，具有如下式I的分子構成——降解基團-——高分子主鏈——導電基團I式I中的高分子主鏈應具有官能團，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、一X (X為滷素元素，Cl， Br， I)等。包括聚膦腈、殼聚糖、聚乙烯醇、聚e -蘋果酸、或改性過聚酯，改性過聚酯包括聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚 己內酯或它們之間的共聚物；式i中的導電基團，具有以下n或ni的通式II III式II、 m中，n為3 20的整數，^和R2各自獨立地選自氫、滷素、烷基、雜環基、任意取代的芳基或Ri和R2—起形成4 7元任意取代的雜環，該環任選含有選自氧、硫或 氮的雜原子；Z為氮或硫等雜原子；X為羥基、巰基、羧基或氨基官能團；Y為NH、烯基； 式I中的降解基團，包括含雜原子的直鏈或支鏈烷基、任意取代的芳環、任意取代的 雜芳環、任意取代的Cw的雜環、任意取代的環垸基、或為(CH)mR3COOR4部分，其中m 為0或1-10值的整數，R3和R4各自獨立地選自氫、Cmq的院基、Cw環烷基、雜環基或 任意取代的芳基。式n或ni中導電基團為低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它們之間的共聚物。式n或 ni中x為氧或氮，降解基團或者為(i)氨基類甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯或咪唑；或者為(2)垸氧基類甘油、葡萄糖、乳酸、對甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。上述式I中的降解基團為所述的含雜原子的直鏈或支鏈烷基，雜原子為氧、硫、氮，直鏈或支鏈烷基為飽和或不飽和化合物；所述的含雜原子的任意取代的雜芳環，雜原子為 氧、硫、氮；所述的含雜原子的Cw的雜環，雜原子為氧、硫、氮，雜環為飽和或不飽和 化合物。所述通式n，其中z為氮則為低聚吡咯、z為硫則為低聚噻吩、z部分為氮、部分為 硫則為兩者的共聚物。所述通式n中，r,， R2各自獨立選甲基，乙基，丙基，丁基，環己基，甲氧基，乙氧 基，苯基，苄基，氯，溴，碘等。所述通式in，其中Y為氮則為低聚苯胺，x可獨立選自羥基、巰基或氨基。所述高分子主鏈應具有官能團，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥 基)、一X等，X為滷素元素，Cl， Br或I。所述改性過的聚酯具有官能團如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、 一X (X為滷素元素，Cl, Br, I)等。本發明所述的可降解導電生物醫用高分子材料的製備方法，其製備特徵是，將導電基 團接枝到高分子主鏈上；對於本身能降解的高分子，只需接枝導電基團；對於本身難以或 不能降解的高分子，則既接枝可降解基團，又接枝導電基團。本發明所述的可降解導電生物醫用高分子材料的合成方法主要包括如下的步驟；步驟l，合成高分子主鏈；步驟3，合成降解基團；步驟2，合成導電低聚體；步驟4，將降解基團接枝到高分子主鏈上；步驟5，將導電基團接枝到高分子主鏈上；步驟6，純化合成的高分子化合物，得到可降解導電生物醫用高分子材料；或者進一步，歩驟7，將步驟6得到的高分子材料的可降解導電生物醫用高分子材料加工成型。 現以主鏈高分子為聚膦腈為例，闡述具體的製備方法和工藝條件歩驟l，將六氯三聚膦腈在O.lmmHg， 6(TC下減壓升華純化後加入聚合管中，在250。C、氮氣(N2)保護、0.1 mmHg真空條件下，通過熱開環聚合10 20小時得到聚二氯膦腈(PDCP);歩驟2，將可降解化合物(例如對甲基苯酚等)溶解於無水有機溶劑四氫呋喃、苯、 或甲苯後，加入金屬鈉，回流3 8小時後，得可降解化合物的鹽溶液；1P驟3，將步驟2所得的可降解化合物的鹽溶液緩慢滴入步驟1製備的聚二氯膦腈的 無水有機溶劑中，N2氣保護下，於0 6(TC下，反應6 48小時，得到可降解基團部分取 代的聚膦腈溶液；步驟4，將導電化合物(例如低聚苯胺、低聚噻吩等)和三乙胺溶解於無水四氫呋喃或甲苯中，滴入步驟3所得溶液中，N2氣保護，於0 6(TC下，繼續反應6 48小時， 冷卻至室溫；步驟5，向步驟4所得溶液中加入蒸餾水使產物沉澱、過濾、水洗、真空乾燥；將產 物置於索氏提取器中，用無水乙醇或丙酮反覆提取純化，真空乾燥，得到可降解導電的聚 膦腈；或者進一步，步驟6，將步驟5製備的可降解導電聚膦腈高分子材料溶解:p四氫呋喃或氯仿中，倒 入模具屮，溶劑蒸發後，做成導管、縫合線、薄膜、片、塊體及組織工程支架材料。 以導電基團(如聚苯胺六聚體)和降解基團(如對甲基苯酚)為例，高分子合成主要反應過程如下1)苯胺六聚體的合成按下述反應過程進行formula see original document page 82)可降解導電聚膦腈基高分子的合成按下述反應過程進行formula see original document page 9本發明的可降解導電生物醫用高分子材料，根據使用部位及要求，將材料溶解於有機 溶劑中，倒入模具中，溶劑蒸發後，做成導管、縫合線、薄膜、片、塊體或組織工程支架 材料。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步的闡述-本發明的可降解導電生物醫用高分子材料的高分子主鏈包括聚膦腈、殼聚糖、聚乙 烯醇、聚e-蘋果酸、或改性過聚酯，改性過聚酯包括聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、 聚酸酐、聚己內酯或它們之間的共聚物。其所涉及的高分子只要具有官能團，例如一NH2(氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、酯基(一COOR)，醯滷(一C0C1)， 一X (X 為卣素元素，CI， Br， I)等，均可作為本發明的可降解導電生物醫用高分子材料的主鏈。 其中本身具有這些官能團的高分子如聚膦腈(一C1)、殼聚糖(一NH2)、聚乙烯醇(一OH)、聚e-蘋果酸(一COOH);通過改性可獲得上述官能團的高分子如聚乳酸， 聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己內酯等。當高分子主鏈為可降解性生物高分子時，只需接枝導電基團，如殼聚糖，聚e-蘋果酸，改性聚乳酸，聚酸酐，聚碳酸酯等。當高分子主鏈為降解性較差的生物高分子時，則需同時接枝導電和降解基團，如聚膦腈，聚乙烯醇等。本發明的導電基團選擇低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它們之間的共聚物。其所涉 及的低聚苯胺含有官能團(一NH2)，能與高分子主鏈上的官能團進行接枝。而低聚吡咯、 低聚噻吩或共聚物，則需製備一側有羥基(一0H)、巰基(一SH)、羧基(一C00H)或 氨基(一NH2)官能團的低聚吡咯、低聚噻吩或共聚物，才能與高分子主鏈上的官能團接 枝。本發明的降解基團選擇氨基類甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯或咪唑；烷氧基類甘油、葡萄糖、乳酸、對甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。是基於這些化合物含有與高分子主連結枝的 官能閉。基於上述說明，下述僅以"主鏈聚膦腈、導電基團低聚苯胺、降解基團對甲基苯酚" 為例，所舉實例不限制本發明的保護範圍。實施例l聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈的製備方法l:(1) 聚二氯膦腈的製備氮氣(N2)保護下，將減壓升華純化3次的六氯三聚膦腈裝入聚合管中，真空條件下 將聚合管口兩端熔封，於250'C熔融開環聚合12小時後，先用熱的石油醚反覆洗滌未反 應的六氯三聚膦腈；再用四氫呋喃充分溶解聚合物，將溶解聚合物的四氫呋喃溶液先經G2 沙芯漏鬥過濾後，緩慢倒入石油醚中得到白色聚二氯膦腈，4(TC真空乾燥至恆重。(2) 苯胺六聚體的製備將9.70 g對苯二胺溶解在250 mL無水乙醇中，加入20mL乙醛，待完全溶解後，緩 慢滴入加入lOmL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時，抽濾，得到的沉澱用無水 乙醇洗滌三次，然後在真空烘箱中乾燥，得到對苯二胺的希夫鹼。將5.1 g二苯胺溶解在50mLDMF (N，N-Dimethylformamide;二甲基甲醯胺)屮，加 入150 mL對苯二胺的希夫鹼的DMF溶液，溫度控制在0 °C ，然後緩慢滴入40 mL溶解有 5.45 g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完後，繼續反應1小時，將反應物倒入 1000 mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉澱用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然後用0.1 mol/L 的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產物用無水乙醇重結晶得到純品，苯肼還原，真 空十燥，得到母體苯胺三聚體。將2.75 g母體苯胺三聚體懸浮在200 mL 1 mol/L的稀鹽酸中，攪拌約0.5小時，待三 聚體分散均勻後，在快速攪拌下，加入2.7g三氯化鐵的稀鹽酸(lmol/L)溶液，攪拌l 小時後，抽濾，得到的藍黑色固體用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然後在500mL 0.1mol/L的氨水中攪拌4小時脫摻雜，抽濾，得到的藍紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真 空乾燥，然後在無水乙醇中用苯肼還原，重結晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(甲基苯氧基)膦腈的製備 將0.08mol對甲基苯酚溶解於苯溶液中，N2保護，加入0.1mol金屬鈉，回流6小時後，緩慢滴入到0.16mol聚二氯膦腈的苯溶液中，室溫(10-35°C)反應10小時，然後升 高溫度，50'C下繼續反應24小時，得到聚(甲基苯氧基)膦腈的苯溶液。(4)聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體;i膦腈的製備將0.04 mol苯胺六聚體和0.06 mol三乙胺溶解於苯溶液中，緩慢滴入到上述甲基苯氧 基聚膦腈的苯溶液中，室溫(10-35°C)下攪拌反應10小時，然後升卨溫度，於50'C下繼 續反應24小時，得到聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)瞵腈的苯溶液。減壓蒸餾除去大部分的溶 劑後，將溶液倒入蒸餾水中沉澱，得聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈粗產物。將粗產物置 於索氏提取器中，以無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色後，得到純化的聚(甲基苯氧 基/苯胺六聚體)瞵腈，4(TC真空乾燥保存。測試① 組成'HNMR (Pyridine-D5): S 7.0-7.7 ppm但-Ar), S 8.7 (-旭),S 5.0-5.2 (-卿,S 6.6-6.9 ppm (S-Ph)， 5 2.0-2.4 ppm (-Cg3)。② 電導率採用標準四點探針法測定材料的電導率為6.7xlO—5S/cm。 方法2:(1) 聚二氯膦腈的製備將升華純化3次的六氯三聚膦腈於250 。C熔融開環聚合24小時後，先用熱的石油醚 反覆洗滌未反應的六氯環三膦腈。再用四氫呋喃充分溶解聚合物，將溶解聚合物後的四氫 呋喃溶液先經G2沙芯漏鬥過濾後，緩慢倒入正庚垸中得到白色聚二氯膦腈，40 'C真空幹 燥至恆重。(2) 苯胺六聚體的製備將9.70 g對苯二胺溶解在250 mL無水乙醇中，加入20mL乙醛，待完全溶解後，緩 慢滴入加入10mL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時，抽濾，得到的沉澱用無水 乙醇洗滌二次，然後在真空烘箱中下燥，得到對苯二胺的希夫鹼。將5.1 g 二苯胺溶解在50mLDMF (N,N-Dimethylformamide;二甲基甲醯胺)中，力口 入150mL對苯二胺的希夫鹼的DMF溶液，溫度控制在0 'C ，然後緩慢滴入40mL溶解 有5.45 g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完後，繼續反應1小時，將反應物 倒入1000mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉澱用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然後用 0.1mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產物用無水乙醉重結晶得到純品，苯肼 還原，真空千燥，得到母體苯胺三聚體。將2.75 g母體苯胺三聚體懸浮在200 mLlmoI/L的稀鹽酸中，攪拌約0.5小時，待三 聚體分散均勻後，在快速攪拌下，加入2.7g三氯化鐵的稀鹽酸(lmol/L)溶液，攪拌l 小時後，抽濾，得到的藍黑色固休用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然後在500mL 0.1mol/L的氨水中攪拌4小時脫摻雜，抽濾，得到的藍紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真 空乾燥，然後在無水乙醇中用苯肼還原，重結晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(苯胺六聚體)膦腈的製備將0.2 mol苯胺六聚體和0.3 mol三乙胺溶解於四氫呋喃溶液中，&保護，緩慢滴入到 聚二氯膦腈的四氫呋喃溶液中，室溫(10-35°C)下攪拌反應6小時，然後升高溫度，於 60 "C下繼續反應24小時，得到苯胺六聚體取代的聚膦腈的四氫呋喃溶液。(4)聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈的製備將0.04mol對甲基苯酚溶解於四氫呋喃溶液中，N2保護，加入0.05mol金屬鈉，回流 6h後，緩慢滴入到0.086 mol聚(苯胺六聚體)膦腈的四氫呋喃溶液中，室溫(10-35'C)反 應6小時，然後升高溫度，60'C下繼續反應12小時，得到聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦 腈的四氫呋喃溶液。減壓蒸餾除去大部分的溶劑後，將溶液倒入正庚烷中沉澱，得聚(甲基 苯氧基/苯胺六聚體)瞵腈粗產物。將粗產物置於索氏提取器中，以甲醇為溶劑，加熱提取 至提取液無色後，得到純化的聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空乾燥保存。① 組成'HNMR(Pyridine-D5): S 7.0-7.7 ppm但-Ar), 5 8.7 (-卿,S 5.0-5.2 (-卿,S 6.6-6.9 ppm (H陽Ph), S 2.0-2.4 ppm (-C|i3)。② 電導率採用標準四點探針法測定材料的電導率為7.8^10—5 S/cm。 實施例2聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈的製備(1) 聚二氯膦腈的製備將升華純化3次的六氯三聚膦腈於250 'C熔融開環聚合24小時後，先用熱的石油醚 反覆洗滌未反應的六氯三聚膦腈。再用四氫呋喃充分溶解聚合物，將溶解聚合物的四氨呋 喃溶液先經G2沙芯漏鬥過濾後，緩慢倒入正庚垸中沉澱得到白色聚—氯膦腈，4(TC真空千 燥至恆重。(2) 苯胺六聚體的製備將14.5 g對苯二胺溶解在300 mL無水乙醇中，加入30mL乙醛，待完全溶解後，緩 慢滴入加入15mL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時，抽濾，得到的沉澱用乙醇 洗滌三次，然後在真空烘箱中千燥，得到對苯二胺的希夫鹼。將7.65 g 二苯胺溶解在70mLDMF (N，N-Dimethylformamide;二甲基甲醯胺)中，加 入200mL對苯二胺的希夫鹼的DMF溶液，溫度控制在0 'C ，然後緩慢滴入60mL溶解 有S.17g過硫酸鉸的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完後，繼續反應l小時，將反應物 倒入1000 ml蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉澱用0.1mol/L的鹽酸洗滌三次，然後用 0.1 mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產物用無水乙醇重結晶得到純品，苯肼 還原，真空乾燥，得到母體苯胺三聚體。將4.5 g母體苯胺三聚體懸浮在200 mL 1 mol/L的稀鹽酸中，攪拌約0.5小時，待三聚 體分散均勻後，在快速攪拌下，加入5.1 g三氯化鐵的稀鹽酸(lmol/L)溶液，攪拌l小 時後，抽濾，得到的藍黑色固體用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然後在500 mL O.lmol/L 的氨水中攪拌4小時脫摻雜，抽濾，得到的藍紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真空乾燥， 然後在無水乙醇中用苯肼還原，重結晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(甘氨酸乙酯)膦腈的製備將0.04 mol甘氨酸乙酯鹽酸鹽和0.3 mol三乙胺在四氫呋喃溶液中回流6小時，冷卻 過濾得到甘氨酸乙酯四氫呋喃溶液，將該溶液在冰浴中，N2保護，緩慢滴入到0.086 mol 聚二氯膦腈的四氫呋喃溶液中，然後於室溫(10-35°C)繼續反應24小時，得到甘氨酸乙酯取代的聚膦腈的四氫呋喃溶液。 (4)聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈的製備將0.2 mol苯胺六聚體溶解於四氫呋喃溶液中，緩慢滴入到上述甘氨酸乙酯聚膦腈的 四氫呋喃溶液中，室溫(10-35°C)下反應12小時，然後升高溫度，於5(TC下繼續反應 24小時，得到聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈的四氫呋喃溶液。減壓蒸餾除去大部分的溶 劑後，將溶液倒入蒸餾水中沉澱，得聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈粗產物。將粗產物置 於索氏提取器中，以無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色後，得到純化的聚(甘氨酸乙 酯/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空乾燥。湖!j試① 組成)HNMR(Chloroform-D): S 7.0-7.7 ppm但-Ar)， S 8.7 (-Ng); S5.0-5.2 (-Ng); S3.80-4.30 ppm (broad， s， OCH2CH3 and—CgCH3); S 1.10-1.40 ppm (broad, s, OCH2Q|3 and -CHC|J3)。② 電導率採用四點探針法測定材料的電導率為2.4x10—5 S/cm。 實施例3聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈的製備(1)聚二氯膦腈的製備氮氣(N2)保護下，將減壓升華純化3次的六氯三聚膦腈裝入聚合管中，真空條件下 將聚合管口兩端熔封，於25(TC熔融開環聚合36小時後，再用四氫呋喃充分溶解聚合物，將溶解聚合物的四氫呋喃溶液先經G2沙芯漏鬥過濾後，緩慢倒入正庚烷中得到白色聚二氯膦腈，40'C真空乾燥至恆重。 2)苯胺六聚體的製備將19.4 g對苯二胺溶解在500 mL無水乙醇中，加入40mL乙酸，待完全溶解後，緩 慢滴入加入20mL濃硫酸，在室溫下攪拌0.5小時，抽濾，得到的沉澱用無水乙醇洗滌三 次，然後在真空烘箱中乾燥，得到對苯二胺的希夫鹼。將10.2 g二苯胺溶解在100mLDMF (N,N-Dimethylformamide;二甲基甲醯胺)中， 加入300 mL對苯二胺的希夫鹼的DMF溶液，溫度控制在0 °C ，然後緩慢滴入80 mL溶 解有10.9g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完後，繼續反應l小時，將反應 物倒入1000mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉澱用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然後 用0.1mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產物用無水乙醇重結晶得到純品，苯 肼還原，真空乾燥，得到母體苯胺三聚體。將5.5 g母體苯胺三聚體懸浮在400 mL 1 mol/L的稀鹽酸中，攪拌約0.5小時，待三聚 體分散均勻後，在快速攪拌下，加入5.4g三氯化鐵的稀鹽酸(lmol/L)溶液，攪袢l小 時後，抽濾，得到的藍黑色固體用500 mL lmol/L的鹽酸洗滌3次，然後在500 mL 0.1mol/L 的氨水中攪拌4小時脫摻雜，抽濾，得到的藍紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真空乾燥， 然後在無水乙醇中用苯肼還原，重結晶，得到母體苯胺六聚體。 (3)聚(咪唑基)膦腈的製備將0.03 mol咪唑和0.1 mol三乙胺溶解於甲苯溶液中，N2保護下，緩慢滴入到0.04 mol聚二氯膦腈的甲苯溶液中，室溫(10-35'C)反應10小時，然後升高溫度，50'C下繼續反 應24小時，得到咪唑基取代的聚膦腈的甲苯溶液。 (4)聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈的製備將O.l mol苯胺六聚體溶解於甲苯溶液中，緩慢滴入到上述聚(咪唑基)膦腈的甲苯溶液 中，室溫(10-35°C)下反應10小時，然後升高溫度，於50。C下繼續反應48小時，得到 聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈的甲苯溶液。減壓蒸餾除去大部分的溶劑後，將溶液倒入大量 的正庚烷中沉澱，得聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈粗產物。將粗產物置於索氏提取器中，以 無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色後，得到聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空 乾燥保存。 測試① 組成1H-NMR (Chloroform-D): S 8.7 (-NH); S7,l-7.7 ppm (broad， m, g-Ar， and 2'-imidazole); S 7.0-7.1 ppm (s, 4', 5'-imidazole); S5.0-5.2 (-Ng) 0② 電導率採用四點探針法測定材料的電導率為1.5xl0—5S/Cm。
權利要求
1、一種可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，具有如下式I的分子構成式I中的高分子主鏈包括聚膦腈、殼聚糖、聚乙烯醇、聚β-蘋果酸、或改性過聚酯，改性過聚酯包括聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己內酯或它們之間的共聚物；式I中的導電基團，具有以下II或III的通式式II、III中，n為3～20的整數，R1和R2各自獨立地選自氫、滷素、烷基、雜環基、任意取代的芳基或R1和R2一起形成4～7元任意取代的雜環，該環任選含有選自氧、硫或氮的雜原子；Z為氮或硫等雜原子；X為羥基、巰基、羧基或氨基官能團；Y為NH或烯基；式I中的降解基團，包括含雜原子的直鏈或支鏈烷基、任意取代的芳環、任意取代的雜芳環、任意取代的C3-7的雜環、任意取代的環烷基、或為(CH)mR3COOR4部分，其中m為0或1-10值的整數，R3和R4各自獨立地選自氫、C1-10的烷基、C3-7環烷基、雜環基或任意取代的芳基。
2、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，式 I中導電基團為低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它們之間的共聚物。
3、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，式n或m中x為氧或氮，降解基團或者為氨基類甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯或咪 唑；或者為垸氧基類甘油、葡萄糖、乳酸、對甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。
4、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述的含雜原子的直鏈或支鏈烷基，其雜原子為氧、硫或氮，直鏈或支鏈烷基為飽 和或不飽和化合物。
5、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述的任意取代的雜芳環，其雜原子為氧、硫或氮。
6、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述的C3 — 7的雜環，其雜原子為氧、硫或氮，雜環為飽和或不飽和化合物。
7、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述的通式II，其中Z為氮則為低聚吡咯，Z為硫則為低聚噻吩，Z部分為氮、部 分為硫則為兩者的共聚物。
8、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述的通式II中，R,， R2各自獨立選甲基，乙基，丙基，丁基，環己基，甲氧基， 乙氧基，苯基，苄基，氯，溴或碘。
9、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是，所 述通式III，其中Y為氮則為低聚苯胺，X獨立選自羥基、巰基或氨基。
10、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是， 所述的高分子主鏈具有官能團一NH2、 一COOH、 一OH或一X，其X為C1、 Br 或I。
11、 如權利要求1所述的一類可降解導電生物醫用高分子材料，其特徵是， 所述的改性過的聚酯具有官能團一NH2、 一COOH、 一OH或一X,其X為C1、 Br或I的聚酯。
12、 權利要求1所述的可降解導電生物醫用高分子材料的製備方法，其製備 特徵是，將導電基團接枝到高分子主鏈上；對於本身能降解的高分子，只需接枝 導電基團；對於本身難以或不能降解的高分子，則既接枝可降解基團，又接枝導 電基團。
13、 權利要求1所述的可降解導電生物醫用高分子材料的製備方法，其製備 特徵是合成方法主要包括如下的步驟步驟1，合成高分子主鏈；歩驟2，合成降解基團；步驟3，合成導電低聚體；歩驟4，將降解基團接枝到高分子主鏈上；步驟5，將導電基團接枝到高分子主鏈上；步驟6，純化步驟5合成的化合物，得到可降解導電生物醫用高分子材料； 或者進一歩，步驟7，將步驟6得到的高分子材料的可降解導電生物醫用高分子材料加工 成型。
14、如權利要求12或13所述的可降解導電生物醫用高分子材料的製備方法， 其製備特徵是，主鏈高分子為聚膦腈的可降解導電的聚膦腈製備方法步驟為步驟l，將六氯三聚膦腈在0.1 mmHg， 6 0 。C下減壓升華純化後加入聚合管 中，在250'C、氮氣保護、0.1 mm Hg真空條件下，通過熱開環聚合10 20小時 得到聚二氯膦腈；步驟2，將可降解化合物(例如對甲基苯酚等)溶解於無水有機溶劑四氫 呋喃、苯、或甲苯後，加入金屬鈉，回流3 8小時後，得可降解化合物的鹽溶液；步驟3，將步驟2所得的可降解化合物的鹽溶液緩慢滴入步驟1製備的聚二 氯膦腈的無水有機溶劑中，N2氣保護下，於0 60'C下，反應6 48小時，得到 可降解基團部分取代的聚膦腈溶液；步驟4，將導電化合物低聚苯胺或低聚噻吩，和三乙胺溶解於無水四氫呋喃 或無水甲苯中，緩慢滴入步驟3所得溶液中，N2氣保護，於0 6(TC下，繼續反 應6 48小時，冷卻至室溫；歩驟5，向步驟4所得溶液中加入蒸餾水使產物沉澱、過濾、水洗、真空幹 燥；將產物置於索氏提取器中，用無水乙醇或丙酮反覆提取純化，真空乾燥，得 到可降解導電的聚膦腈；或者進一步，步驟6，將步驟5製備的可降解導電聚膦腈高分子材料溶解於四氫呋喃或氯 仿中，倒入模具中，溶劑蒸發後，做成導管、縫合線、薄膜、片、塊體及組織工 程支架材料。
全文摘要
一種可降解導電生物醫用高分子材料，該材料具有如式I的分子構成它以式中高分子包括聚膦腈、殼聚糖、聚乙烯醇、聚β-蘋果酸或改性過聚酯為主鏈，接枝導電基團及可降解基團，改性過聚酯為乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己內酯或它們之間的共聚物；導電基團包括低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它們之間的共聚物；可降解基團主要包括(1)氨基類甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯、咪唑等；(2)烷氧基類甘油、葡萄糖、乳酸、對甲基苯酚、乙醇酸、聚酯。本發明賦予該高分子材料具有可降解性和導電性，可做成導管、縫合線、薄膜、片、塊體及組織工程支架材料。∴
文檔編號C08F116/00GK101402737SQ20081019769
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者濤 萬, 濤 馮, 張青松, 李世普, 王友法, 王欣宇, 閆玉華, 陳曉明 申請人:武漢理工大學