專利名稱：可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電基團(tuán)及可降解基團(tuán)接枝到高分子鏈上，賦予該高分子可降解性和導(dǎo)電性。技術(shù)背景人體的生理功能與生物電之間有相當(dāng)密切的關(guān)系。外界的刺激、心臟跳動(dòng)和肌肉收縮、 大腦思維等都伴隨著生物電的產(chǎn)生和變化。人體某一部位受到刺激后，感覺器官就會(huì)產(chǎn)生 動(dòng)作電位，通過相應(yīng)的神經(jīng)纖維傳到大腦中樞，大腦中樞根據(jù)傳來的信息做出反應(yīng)，發(fā)出 指令，并通過傳出神經(jīng)將指令傳給相關(guān)的效應(yīng)器官，從而產(chǎn)生器官或組織的功能活動(dòng)。在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域研究發(fā)現(xiàn)，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(jīng)廣泛應(yīng)用于診斷、治療和控制。部分生物電應(yīng)用(腦電、心電等)己有精良的 設(shè)備和行之有效的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并已為廣大醫(yī)生和患者所接受。電刺激可促進(jìn)損傷的各種組 織愈合，包括神經(jīng)、血管、肌腱、皮膚、軟骨、骨等的再生和修復(fù)。藥物釋放、離子電療 法就是借助電化學(xué)過程驅(qū)動(dòng)藥物通過皮膚而進(jìn)入體內(nèi)。許多研究表明，生物電對(duì)改善人體 的身體健康具有重要的作用。自70年代末導(dǎo)電聚合物出現(xiàn)以來，導(dǎo)電高聚物由于其具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化 學(xué)性能而倍受各領(lǐng)域科學(xué)工作者的關(guān)注。導(dǎo)電高聚物具有類似金屬及無機(jī)半導(dǎo)體的電學(xué)性 能，容易合成和加工處理，能夠在人體內(nèi)傳導(dǎo)生物電信號(hào)，對(duì)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(dǎo)電聚合物，由于具有較低 的成本、較好的導(dǎo)電性、光電性、熱電性、可與其它功能材料共聚或復(fù)合、可在常溫或低 溫使用、具有良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，因而受到生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域研究者的青睞。研究 表明，細(xì)胞(如骨細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等)的多重功能(如黏附、增殖、遷移和分化、DNA的 合成、蛋白質(zhì)的分泌等)都可以通過電刺激進(jìn)行調(diào)節(jié)。聚吡咯是在這方面研究最早也是最 廣泛的一種導(dǎo)電高分子。聚吡咯能促組織細(xì)胞生長，刺激神經(jīng)再生，可用于人造血管移植 以及器官細(xì)胞組織工程等領(lǐng)域。通過陽極電刺激純鈦表面聚吡咯涂層，觀察體外培養(yǎng)大鼠 成骨細(xì)胞生長、增殖和功能分化作用，顯示成骨細(xì)胞在聚吡咯涂層表面可以形成鈣鹽沉積， 有良好的附著和鋪展形態(tài)。將聚吡咯用于橋接周圍神經(jīng)損傷，并施予電刺激，結(jié)果顯示， 局部微電流能通過局部反射與微蛋白電解產(chǎn)生的活性肽的作用，擴(kuò)張血管，促進(jìn)血液滲出， 使再生室中基質(zhì)前體增多，加速了基質(zhì)束的形成，有利于形成連接兩斷端的橋狀束，促進(jìn) 損傷周圍神經(jīng)重建，對(duì)神經(jīng)再生微環(huán)境形成有積極意義。雖然利用導(dǎo)電材料對(duì)組織(例如神經(jīng)、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(dǎo)電高分子(聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩)的效 果。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明，這種高分子能提高各種組織的再生。目前導(dǎo)電聚合物在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用仍然存在一些不足(1)導(dǎo)電聚合物的加工成型性能。由于大部分導(dǎo)電 聚合物難溶于一般溶劑，因此難以加工成型。(2)導(dǎo)電聚合物降解性能。由于導(dǎo)電聚合物 分子結(jié)構(gòu)為剛性的原因，難以在體內(nèi)通過新陳代謝降解排除體外。因此，擴(kuò)大導(dǎo)電聚合物 材料在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍，理想的導(dǎo)電材料需克服以上的不足，設(shè)計(jì)出利于 人體組織修復(fù)和再生的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料。這種新型的生物醫(yī)用功能材料， 容易加工成型，在體內(nèi)能通過正常的生理變化及代謝被降解吸收，無須二次手術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。 涉及材料科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、電學(xué)等多學(xué)科交叉，對(duì)生物醫(yī) 學(xué)材料技術(shù)的發(fā)展，提高人類健康質(zhì)量具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容發(fā)明一種新的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子豐才半斗，該材料以高分子為主鏈，接枝導(dǎo)電基 團(tuán)及降解基團(tuán)。本發(fā)明所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，具有如下式I的分子構(gòu)成——降解基團(tuán)-——高分子主鏈——導(dǎo)電基團(tuán)I式I中的高分子主鏈應(yīng)具有官能團(tuán)，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、一X (X為鹵素元素，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(nèi)酯或它們之間的共聚物；式i中的導(dǎo)電基團(tuán)，具有以下n或ni的通式II III式II、 m中，n為3 20的整數(shù)，^和R2各自獨(dú)立地選自氫、鹵素、烷基、雜環(huán)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(huán)，該環(huán)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(tuán)；Y為NH、烯基； 式I中的降解基團(tuán)，包括含雜原子的直鏈或支鏈烷基、任意取代的芳環(huán)、任意取代的 雜芳環(huán)、任意取代的Cw的雜環(huán)、任意取代的環(huán)垸基、或?yàn)?CH)mR3COOR4部分，其中m 為0或1-10值的整數(shù)，R3和R4各自獨(dú)立地選自氫、Cmq的院基、Cw環(huán)烷基、雜環(huán)基或 任意取代的芳基。式n或ni中導(dǎo)電基團(tuán)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(tuán)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(duì)甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。上述式I中的降解基團(tuán)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(huán)，雜原子為 氧、硫、氮；所述的含雜原子的Cw的雜環(huán)，雜原子為氧、硫、氮，雜環(huán)為飽和或不飽和 化合物。所述通式n，其中z為氮?jiǎng)t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(dú)立選甲基，乙基，丙基，丁基，環(huán)己基，甲氧基，乙氧 基，苯基，芐基，氯，溴，碘等。所述通式in，其中Y為氮?jiǎng)t為低聚苯胺，x可獨(dú)立選自羥基、巰基或氨基。所述高分子主鏈應(yīng)具有官能團(tuán)，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥 基)、一X等，X為鹵素元素，Cl， Br或I。所述改性過的聚酯具有官能團(tuán)如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、 一X (X為鹵素元素，Cl, Br, I)等。本發(fā)明所述的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的制備方法，其制備特征是，將導(dǎo)電基 團(tuán)接枝到高分子主鏈上；對(duì)于本身能降解的高分子，只需接枝導(dǎo)電基團(tuán)；對(duì)于本身難以或 不能降解的高分子，則既接枝可降解基團(tuán)，又接枝導(dǎo)電基團(tuán)。本發(fā)明所述的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)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(tuán)；步驟2，合成導(dǎo)電低聚體；步驟4，將降解基團(tuán)接枝到高分子主鏈上；步驟5，將導(dǎo)電基團(tuán)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(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料；或者進(jìn)一步，歩驟7，將步驟6得到的高分子材料的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料加工成型。 現(xiàn)以主鏈高分子為聚膦腈為例，闡述具體的制備方法和工藝條件歩驟l，將六氯三聚膦腈在O.lmmHg， 6(TC下減壓升華純化后加入聚合管中，在250。C、氮?dú)?N2)保護(hù)、0.1 mmHg真空條件下，通過熱開環(huán)聚合10 20小時(shí)得到聚二氯膦腈(PDCP);歩驟2，將可降解化合物(例如對(duì)甲基苯酚等)溶解于無水有機(jī)溶劑四氫呋喃、苯、 或甲苯后，加入金屬鈉，回流3 8小時(shí)后，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制備的聚二氯膦腈的 無水有機(jī)溶劑中，N2氣保護(hù)下，于0 6(TC下，反應(yīng)6 48小時(shí)，得到可降解基團(tuán)部分取 代的聚膦腈溶液；步驟4，將導(dǎo)電化合物(例如低聚苯胺、低聚噻吩等)和三乙胺溶解于無水四氫呋喃或甲苯中，滴入步驟3所得溶液中，N2氣保護(hù)，于0 6(TC下，繼續(xù)反應(yīng)6 48小時(shí)， 冷卻至室溫；步驟5，向步驟4所得溶液中加入蒸餾水使產(chǎn)物沉淀、過濾、水洗、真空干燥；將產(chǎn) 物置于索氏提取器中，用無水乙醇或丙酮反復(fù)提取純化，真空干燥，得到可降解導(dǎo)電的聚 膦腈；或者進(jìn)一步，步驟6，將步驟5制備的可降解導(dǎo)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(fā)后，做成導(dǎo)管、縫合線、薄膜、片、塊體及組織工程支架材料。 以導(dǎo)電基團(tuán)(如聚苯胺六聚體)和降解基團(tuán)(如對(duì)甲基苯酚)為例，高分子合成主要反應(yīng)過程如下1)苯胺六聚體的合成按下述反應(yīng)過程進(jìn)行<formula>formula see original document page 8</formula>2)可降解導(dǎo)電聚膦腈基高分子的合成按下述反應(yīng)過程進(jìn)行<formula>formula see original document page 9</formula>本發(fā)明的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，根據(jù)使用部位及要求，將材料溶解于有機(jī) 溶劑中，倒入模具中，溶劑蒸發(fā)后，做成導(dǎo)管、縫合線、薄膜、片、塊體或組織工程支架 材料。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述-本發(fā)明的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)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(nèi)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(tuán)，例如一NH2(氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羥基)、酯基(一COOR)，酰鹵(一C0C1)， 一X (X 為卣素元素，CI， Br， I)等，均可作為本發(fā)明的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的主鏈。 其中本身具有這些官能團(tuán)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(tuán)的高分子如聚乳酸， 聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己內(nèi)酯等。當(dāng)高分子主鏈為可降解性生物高分子時(shí)，只需接枝導(dǎo)電基團(tuán)，如殼聚糖，聚e-蘋果酸，改性聚乳酸，聚酸酐，聚碳酸酯等。當(dāng)高分子主鏈為降解性較差的生物高分子時(shí)，則需同時(shí)接枝導(dǎo)電和降解基團(tuán)，如聚膦腈，聚乙烯醇等。本發(fā)明的導(dǎo)電基團(tuán)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(tuán)(一NH2)，能與高分子主鏈上的官能團(tuán)進(jìn)行接枝。而低聚吡咯、 低聚噻吩或共聚物，則需制備一側(cè)有羥基(一0H)、巰基(一SH)、羧基(一C00H)或 氨基(一NH2)官能團(tuán)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(tuán)接 枝。本發(fā)明的降解基團(tuán)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(duì)甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。是基于這些化合物含有與高分子主鏈接枝的 官能閉。基于上述說明，下述僅以"主鏈聚膦腈、導(dǎo)電基團(tuán)低聚苯胺、降解基團(tuán)對(duì)甲基苯酚" 為例，所舉實(shí)例不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例l聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈的制備方法l:(1) 聚二氯膦腈的制備氮?dú)?N2)保護(hù)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，于250'C熔融開環(huán)聚合12小時(shí)后，先用熱的石油醚反復(fù)洗滌未反 應(yīng)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(jīng)G2 沙芯漏斗過濾后，緩慢倒入石油醚中得到白色聚二氯膦腈，4(TC真空干燥至恒重。(2) 苯胺六聚體的制備將9.70 g對(duì)苯二胺溶解在250 mL無水乙醇中，加入20mL乙醛，待完全溶解后，緩 慢滴入加入lOmL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時(shí)，抽濾，得到的沉淀用無水 乙醇洗滌三次，然后在真空烘箱中干燥，得到對(duì)苯二胺的希夫堿。將5.1 g二苯胺溶解在50mLDMF (N，N-Dimethylformamide;二甲基甲酰胺)屮，加 入150 mL對(duì)苯二胺的希夫堿的DMF溶液，溫度控制在0 °C ，然后緩慢滴入40 mL溶解有 5.45 g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)，將反應(yīng)物倒入 1000 mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉淀用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然后用0.1 mol/L 的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)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(shí)，待三 聚體分散均勻后，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(shí)后，抽濾，得到的藍(lán)黑色固體用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然后在500mL 0.1mol/L的氨水中攪拌4小時(shí)脫摻雜，抽濾，得到的藍(lán)紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真 空干燥，然后在無水乙醇中用苯肼還原，重結(jié)晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(甲基苯氧基)膦腈的制備 將0.08mol對(duì)甲基苯酚溶解于苯溶液中，N2保護(hù)，加入0.1mol金屬鈉，回流6小時(shí)后，緩慢滴入到0.16mol聚二氯膦腈的苯溶液中，室溫(10-35°C)反應(yīng)10小時(shí)，然后升 高溫度，50'C下繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，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膦腈的制備將0.04 mol苯胺六聚體和0.06 mol三乙胺溶解于苯溶液中，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(yīng)10小時(shí)，然后升卨溫度，于50'C下繼 續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，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 劑后，將溶液倒入蒸餾水中沉淀，得聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物置 于索氏提取器中，以無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色后，得到純化的聚(甲基苯氧 基/苯胺六聚體)瞵腈，4(TC真空干燥保存。測(cè)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(dǎo)率采用標(biāo)準(zhǔn)四點(diǎn)探針法測(cè)定材料的電導(dǎo)率為6.7xlO—5S/cm。 方法2:(1) 聚二氯膦腈的制備將升華純化3次的六氯三聚膦腈于250 。C熔融開環(huán)聚合24小時(shí)后，先用熱的石油醚 反復(fù)洗滌未反應(yīng)的六氯環(huán)三膦腈。再用四氫呋喃充分溶解聚合物，將溶解聚合物后的四氫 呋喃溶液先經(jīng)G2沙芯漏斗過濾后，緩慢倒入正庚垸中得到白色聚二氯膦腈，40 'C真空干 燥至恒重。(2) 苯胺六聚體的制備將9.70 g對(duì)苯二胺溶解在250 mL無水乙醇中，加入20mL乙醛，待完全溶解后，緩 慢滴入加入10mL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時(shí)，抽濾，得到的沉淀用無水 乙醇洗滌二次，然后在真空烘箱中下燥，得到對(duì)苯二胺的希夫堿。將5.1 g 二苯胺溶解在50mLDMF (N,N-Dimethylformamide;二甲基甲酰胺)中，力口 入150mL對(duì)苯二胺的希夫堿的DMF溶液，溫度控制在0 'C ，然后緩慢滴入40mL溶解 有5.45 g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)，將反應(yīng)物 倒入1000mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉淀用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然后用 0.1mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產(chǎn)物用無水乙醉重結(jié)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(shí)，待三 聚體分散均勻后，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(shí)后，抽濾，得到的藍(lán)黑色固休用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然后在500mL 0.1mol/L的氨水中攪拌4小時(shí)脫摻雜，抽濾，得到的藍(lán)紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真 空干燥，然后在無水乙醇中用苯肼還原，重結(jié)晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(苯胺六聚體)膦腈的制備將0.2 mol苯胺六聚體和0.3 mol三乙胺溶解于四氫呋喃溶液中，&保護(hù)，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(yīng)6小時(shí)，然后升高溫度，于 60 "C下繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，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)膦腈的制備將0.04mol對(duì)甲基苯酚溶解于四氫呋喃溶液中，N2保護(hù)，加入0.05mol金屬鈉，回流 6h后，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(yīng)6小時(shí)，然后升高溫度，60'C下繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，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后，將溶液倒入正庚烷中沉淀，得聚(甲基 苯氧基/苯胺六聚體)瞵腈粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物置于索氏提取器中，以甲醇為溶劑，加熱提取 至提取液無色后，得到純化的聚(甲基苯氧基/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空干燥保存。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(dǎo)率采用標(biāo)準(zhǔn)四點(diǎn)探針法測(cè)定材料的電導(dǎo)率為7.8^10—5 S/cm。 實(shí)施例2聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈的制備(1) 聚二氯膦腈的制備將升華純化3次的六氯三聚膦腈于250 'C熔融開環(huán)聚合24小時(shí)后，先用熱的石油醚 反復(fù)洗滌未反應(yīng)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(jīng)G2沙芯漏斗過濾后，緩慢倒入正庚垸中沉淀得到白色聚—氯膦腈，4(TC真空千 燥至恒重。(2) 苯胺六聚體的制備將14.5 g對(duì)苯二胺溶解在300 mL無水乙醇中，加入30mL乙醛，待完全溶解后，緩 慢滴入加入15mL濃硫酸，在室溫(10-35°C)下攪拌0.5小時(shí)，抽濾，得到的沉淀用乙醇 洗滌三次，然后在真空烘箱中千燥，得到對(duì)苯二胺的希夫堿。將7.65 g 二苯胺溶解在70mLDMF (N，N-Dimethylformamide;二甲基甲酰胺)中，加 入200mL對(duì)苯二胺的希夫堿的DMF溶液，溫度控制在0 'C ，然后緩慢滴入60mL溶解 有S.17g過硫酸鉸的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)l小時(shí)，將反應(yīng)物 倒入1000 ml蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉淀用0.1mol/L的鹽酸洗滌三次，然后用 0.1 mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)晶得到純品，苯肼 還原，真空干燥，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(shí)，待三聚 體分散均勻后，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(shí)后，抽濾，得到的藍(lán)黑色固體用500mLlmol/L的鹽酸洗滌3次，然后在500 mL O.lmol/L 的氨水中攪拌4小時(shí)脫摻雜，抽濾，得到的藍(lán)紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真空干燥， 然后在無水乙醇中用苯肼還原，重結(jié)晶，得到母體苯胺六聚體。(3) 聚(甘氨酸乙酯)膦腈的制備將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(shí)，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(hù)，緩慢滴入到0.086 mol 聚二氯膦腈的四氫呋喃溶液中，然后于室溫(10-35°C)繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，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)膦腈的制備將0.2 mol苯胺六聚體溶解于四氫呋喃溶液中，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(yīng)12小時(shí)，然后升高溫度，于5(TC下繼續(xù)反應(yīng) 24小時(shí)，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 劑后，將溶液倒入蒸餾水中沉淀，得聚(甘氨酸乙酯/苯胺六聚體)膦腈粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物置 于索氏提取器中，以無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色后，得到純化的聚(甘氨酸乙 酯/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空干燥。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(dǎo)率采用四點(diǎn)探針法測(cè)定材料的電導(dǎo)率為2.4x10—5 S/cm。 實(shí)施例3聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈的制備(1)聚二氯膦腈的制備氮?dú)?N2)保護(hù)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，于25(TC熔融開環(huán)聚合36小時(shí)后，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(jīng)G2沙芯漏斗過濾后，緩慢倒入正庚烷中得到白色聚二氯膦腈，40'C真空干燥至恒重。 2)苯胺六聚體的制備將19.4 g對(duì)苯二胺溶解在500 mL無水乙醇中，加入40mL乙酸，待完全溶解后，緩 慢滴入加入20mL濃硫酸，在室溫下攪拌0.5小時(shí)，抽濾，得到的沉淀用無水乙醇洗滌三 次，然后在真空烘箱中干燥，得到對(duì)苯二胺的希夫堿。將10.2 g二苯胺溶解在100mLDMF (N,N-Dimethylformamide;二甲基甲酰胺)中， 加入300 mL對(duì)苯二胺的希夫堿的DMF溶液，溫度控制在0 °C ，然后緩慢滴入80 mL溶 解有10.9g過硫酸銨的1 mol/L稀鹽酸的混合溶液。滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)l小時(shí)，將反應(yīng) 物倒入1000mL蒸餾水中，攪拌，抽濾，得到的沉淀用0.1 mol/L的鹽酸洗滌三次，然后 用0.1mol/L的氨水去摻雜，再用蒸餾水洗滌三次，粗產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)晶得到純品，苯 肼還原，真空干燥，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(shí)，待三聚 體分散均勻后，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(shí)后，抽濾，得到的藍(lán)黑色固體用500 mL lmol/L的鹽酸洗滌3次，然后在500 mL 0.1mol/L 的氨水中攪拌4小時(shí)脫摻雜，抽濾，得到的藍(lán)紫色固體用蒸餾水再洗滌3次，真空干燥， 然后在無水乙醇中用苯肼還原，重結(jié)晶，得到母體苯胺六聚體。 (3)聚(咪唑基)膦腈的制備將0.03 mol咪唑和0.1 mol三乙胺溶解于甲苯溶液中，N2保護(hù)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(yīng)10小時(shí)，然后升高溫度，50'C下繼續(xù)反 應(yīng)24小時(shí)，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)膦腈的制備將O.l mol苯胺六聚體溶解于甲苯溶液中，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(yīng)10小時(shí)，然后升高溫度，于50。C下繼續(xù)反應(yīng)48小時(shí)，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后，將溶液倒入大量 的正庚烷中沉淀，得聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物置于索氏提取器中，以 無水乙醇為溶劑，加熱提取至提取液無色后，得到聚(咪唑基/苯胺六聚體)膦腈，4(TC真空 干燥保存。 測(cè)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(dǎo)率采用四點(diǎn)探針法測(cè)定材料的電導(dǎo)率為1.5xl0—5S/Cm。
權(quán)利要求
1、一種可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，具有如下式I的分子構(gòu)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(nèi)酯或它們之間的共聚物；式I中的導(dǎo)電基團(tuán)，具有以下II或III的通式式II、III中，n為3～20的整數(shù)，R1和R2各自獨(dú)立地選自氫、鹵素、烷基、雜環(huán)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(huán)，該環(huán)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(tuán)；Y為NH或烯基；式I中的降解基團(tuán)，包括含雜原子的直鏈或支鏈烷基、任意取代的芳環(huán)、任意取代的雜芳環(huán)、任意取代的C3-7的雜環(huán)、任意取代的環(huán)烷基、或?yàn)?CH)mR3COOR4部分，其中m為0或1-10值的整數(shù)，R3和R4各自獨(dú)立地選自氫、C1-10的烷基、C3-7環(huán)烷基、雜環(huán)基或任意取代的芳基。
2、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，式 I中導(dǎo)電基團(tuán)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(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，式n或m中x為氧或氮，降解基團(tuán)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(duì)甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。
4、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，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(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，所 述的任意取代的雜芳環(huán)，其雜原子為氧、硫或氮。
6、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，所 述的C3 — 7的雜環(huán)，其雜原子為氧、硫或氮，雜環(huán)為飽和或不飽和化合物。
7、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，所 述的通式II，其中Z為氮?jiǎng)t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(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，所 述的通式II中，R,， R2各自獨(dú)立選甲基，乙基，丙基，丁基，環(huán)己基，甲氧基， 乙氧基，苯基，芐基，氯，溴或碘。
9、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是，所 述通式III，其中Y為氮?jiǎng)t為低聚苯胺，X獨(dú)立選自羥基、巰基或氨基。
10、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是， 所述的高分子主鏈具有官能團(tuán)一NH2、 一COOH、 一OH或一X，其X為C1、 Br 或I。
11、 如權(quán)利要求1所述的一類可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，其特征是， 所述的改性過的聚酯具有官能團(tuán)一NH2、 一COOH、 一OH或一X,其X為C1、 Br或I的聚酯。
12、 權(quán)利要求1所述的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的制備方法，其制備 特征是，將導(dǎo)電基團(tuán)接枝到高分子主鏈上；對(duì)于本身能降解的高分子，只需接枝 導(dǎo)電基團(tuán)；對(duì)于本身難以或不能降解的高分子，則既接枝可降解基團(tuán)，又接枝導(dǎo) 電基團(tuán)。
13、 權(quán)利要求1所述的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的制備方法，其制備 特征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(tuán)；步驟3，合成導(dǎo)電低聚體；歩驟4，將降解基團(tuán)接枝到高分子主鏈上；步驟5，將導(dǎo)電基團(tuán)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(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料； 或者進(jìn)一歩，步驟7，將步驟6得到的高分子材料的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料加工 成型。
14、如權(quán)利要求12或13所述的可降解導(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料的制備方法， 其制備特征是，主鏈高分子為聚膦腈的可降解導(dǎo)電的聚膦腈制備方法步驟為步驟l，將六氯三聚膦腈在0.1 mmHg， 6 0 。C下減壓升華純化后加入聚合管 中，在250'C、氮?dú)獗Ｗo(hù)、0.1 mm Hg真空條件下，通過熱開環(huán)聚合10 20小時(shí) 得到聚二氯膦腈；步驟2，將可降解化合物(例如對(duì)甲基苯酚等)溶解于無水有機(jī)溶劑四氫 呋喃、苯、或甲苯后，加入金屬鈉，回流3 8小時(shí)后，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制備的聚二 氯膦腈的無水有機(jī)溶劑中，N2氣保護(hù)下，于0 60'C下，反應(yīng)6 48小時(shí)，得到 可降解基團(tuán)部分取代的聚膦腈溶液；步驟4，將導(dǎo)電化合物低聚苯胺或低聚噻吩，和三乙胺溶解于無水四氫呋喃 或無水甲苯中，緩慢滴入步驟3所得溶液中，N2氣保護(hù)，于0 6(TC下，繼續(xù)反 應(yīng)6 48小時(shí)，冷卻至室溫；歩驟5，向步驟4所得溶液中加入蒸餾水使產(chǎn)物沉淀、過濾、水洗、真空干 燥；將產(chǎn)物置于索氏提取器中，用無水乙醇或丙酮反復(fù)提取純化，真空干燥，得 到可降解導(dǎo)電的聚膦腈；或者進(jìn)一步，步驟6，將步驟5制備的可降解導(dǎo)電聚膦腈高分子材料溶解于四氫呋喃或氯 仿中，倒入模具中，溶劑蒸發(fā)后，做成導(dǎo)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(dǎo)電生物醫(yī)用高分子材料，該材料具有如式I的分子構(gòu)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(dǎo)電基團(tuán)及可降解基團(tuán)，改性過聚酯為乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己內(nèi)酯或它們之間的共聚物；導(dǎo)電基團(tuán)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(tuán)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(duì)甲基苯酚、乙醇酸、聚酯。本發(fā)明賦予該高分子材料具有可降解性和導(dǎo)電性，可做成導(dǎo)管、縫合線、薄膜、片、塊體及組織工程支架材料?！?br> 文檔編號(hào)C08F116/00GK101402737SQ20081019769
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)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(qǐng)人:武漢理工大學(xué)