基于DMBA的形狀記憶聚氨酯設(shè)計與合成.pdf

1、形狀記憶聚氨酯（SMP）因其形狀記憶效應(yīng)而在無創(chuàng)或微創(chuàng)植入中有良好的應(yīng)用前景，其在形狀過程中產(chǎn)生的形狀回復(fù)力或回復(fù)應(yīng)變因可對細(xì)胞或組織施加力學(xué)刺激而有利于力敏感性組織如骨組織的生長。SMP要用作植入材料，還需有特定的生物活性，促進細(xì)胞粘附并誘導(dǎo)組織生長，才能最終實現(xiàn)創(chuàng)傷的良好愈合。因此，對SMP進行改性以使其具有生物活性，對于推進SMP的醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有十分重要的意義。然而，對于如何制備出既具有形狀記憶性又具有生物活性的醫(yī)用聚氨酯卻極少被關(guān)

2、注。向SMP中引入生物活性分子需要有可供與生物活性分子結(jié)合的反應(yīng)基團。因此，設(shè)計并研發(fā)一種帶有反應(yīng)官能團的聚氨酯成為制備生物活性SMP的關(guān)鍵。
　　本研究擬在保證聚氨酯形狀記憶性的前提下，以PEG400為助引劑開環(huán)丙交酯所制備的大分子二醇（PDLLA-PEG-PDLLA）為軟鏈段，以六亞甲基二異氰酸酯（HDI）為偶聯(lián)劑，2,2-二羥甲基丁酸（DMBA）為擴鏈劑，制備側(cè)鏈帶反應(yīng)性羧基的聚氨酯材料（SMP-COOH）。DMBA作為擴鏈

3、劑，與2,2-二羥甲基丙酸（DMPA）相比具有更好的溶解性；與二胺類擴鏈劑相比，其反應(yīng)活性適中，可避免二胺因反應(yīng)活性太高，容易交聯(lián)而不利于制備線性聚氨酯的弊端。隨后，以羧基為反應(yīng)位點，在SMP-COOH中共價引入RGDS粘附多肽，從而制備出同時具有形狀記憶能力和粘附活性的SMP-RGDS。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?、僖訮DLLA-PEG-PDLLA大分子二醇、HDI和DMBA為原料，以無水甲苯為溶劑，在辛酸亞錫（Sn(Oct)

4、2）的催化下，采用兩步法合成SMP-COOH。
　　1）FTIR、1HNMR結(jié)果定性表明：采用本研究方法可成功制備SMP-COOH；
　　2）對 SMP-COOH中的羧基含量進行了定量檢測表明：隨著HDI與PDLLA-PEG-PDLLLA的摩爾比從1.4增加到1.6，SMP-COOH中羧基的含量也從47.41 mmol/kg逐漸增加至86.98 mmol/kg，結(jié)果與理論預(yù)計吻合.
　　3)GPC檢測結(jié)果表明：HDI與

5、PDLLA-PEG-PDLLAD的摩爾比對SMP-COOH分子量有顯著影響，隨著HDI與PDLLA-PEG-PDLLA的摩爾比增加，SMP-COOH分子量逐漸減小。
　?、趯DLLA-PEG-PDLLA/HDI/DMBA摩爾比為1.0/1.4/0.4制得的分子量最大的SMP-COOH進行了相關(guān)性能表征。
　　1)親/疏水性：SMP-COOH薄膜的靜態(tài)水接觸角為69.1°，與理論預(yù)計一致，制備的SMP-COOH為親水性材料。

6、
　　2)熱性能：低溫DSC分析顯示，SMP-COOH的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為41.96oC。TGA分析顯示：SMP-COOH在溫度為227oC時開始發(fā)生熱降解，溫度為256oC時其失重率為5％。此結(jié)果為形狀記憶溫度和熱加工溫度的選擇提供指導(dǎo)。
　　3)拉伸力學(xué)性能：對注塑成型的“啞鈴”狀板材進行力學(xué)拉伸，其拉伸強度為40.37 MPa，模量為1669.42 MPa，斷裂伸長率為12.09%，具有較好的力學(xué)性能。
　

7、　4)形狀記憶性能：采用SMP-COOH薄膜拉伸賦形的方式檢測形狀記憶性能，結(jié)果顯示，當(dāng)變形率為200%時，其固定率（Rf）為93.3%，回復(fù)率（Rr）78.6%，具有較好的形狀記憶性能。
　?、垡訬-羥基琥珀酰亞胺（NHS）為活化劑，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）為縮合劑，以DMSO為溶劑，將RGDS粘附多肽的氨基與SMP-COOH的羧基縮合制備出具有促細(xì)胞粘附活性的新材料SMP-RGDS。采用元素分

8、析（EA）、氨基酸分析（AAA）對SMP-RGDS的結(jié)構(gòu)進行了表征。
　　1)元素含量分析表明：SMP-RGDS中 N元素含量為0.66 wt%，高于SMP-COOH中N元素的含量0.58 wt%，經(jīng)計算SMP-RGDS中RGDS的含量約8.16μmol/g。
　　2)AAA結(jié)果表明：SMP-RGDS中RGDS的平均含量約為11.58μmol/g。
　?、芤猿晒羌?xì)胞為模型細(xì)胞對SMP-COOH和SMP-RGDS的細(xì)胞相

9、容性進行了初步地評價。
　　1)激光共聚焦觀察細(xì)胞骨架表明：成骨細(xì)胞在SMP-RGDS薄膜上鋪展和形態(tài)優(yōu)于SMP-COOH薄膜。
　　2)細(xì)胞增殖實驗表明：與SMP-COOH相比，SMP-RGDS薄膜上的成骨細(xì)胞可以更快地適應(yīng)材料，進入細(xì)胞增殖階段。
　　綜上所述，本研究以DMBA為擴鏈劑制得的SMP-COOH具有良好的力學(xué)性能和形狀記憶性能；進一步引入細(xì)胞粘附多肽RGDS后，使制得的SMP-RGDS具有更好的細(xì)胞相容