本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料，特別是指一種兼具非常良好的生物相容性能、力學性能、及生物可降解性能的生物可分解的聚酯型彈性體，以及應用此聚酯型彈性體的組織工程支架材料。

背景技術：

近年來，由于不健康的飲食習慣與人口高齡化，缺血性血管疾病的發(fā)病率有逐年增高的趨勢；另外，因動脈缺血而引發(fā)的腦部、心臟、及外周血管疾病亦嚴重威脅著人類健康，故引起了醫(yī)生和科研人員的廣泛關注和重視。目前臨床治療缺血性疾病的方法主要包括血管搭橋手術、腔內(nèi)介入以及藥物治療，這些方法雖然可以在一定程度上緩解缺血病癥，卻仍存在許多不足之處，例如，術后再閉塞以致需要二次手術、介入材料的生物相容性和機械性能不足以及藥物治療效果不夠穩(wěn)定持久等問題。因此，需要探究更有效的方法來促進缺血組織血管化，以達到最大程度恢復組織血液供應的目的。

血管組織工程是目前最具前景的治療手段之一，其中選擇合適的組織工程支架材料更是血管組織工程的關鍵。一般來說，理想的組織工程支架材料應具備比表面積高、孔道連通性好、生物相容性高、支架降解速率可控、力學性能適宜、及可提供細胞理想的生長環(huán)境等特點；所謂的生物相容性指的是低毒性、無致癌性、不會引起過敏反應、不會造成血栓、及組織增生和感染等。

目前研究發(fā)現(xiàn)，組織工程支架材料的力學刺激作用與匹配的生物降解性對組織再造具有重大意義，生物可分解的彈性體也因此在生物材料領域占有極為重要的地位。生物可分解的彈性體有熱塑性與熱固性兩種類型，其中熱塑性彈性體一般是具有軟段和硬段微相分離結構的鏈段化聚合物，而熱固性彈性體一般是星型預聚物的交聯(lián)化產(chǎn)物。yadongwang等人以甘油和癸二酸單體(摩爾數(shù)比為1:1)，并經(jīng)由熔融聚合反應合成出一種可生物分解的熱固性聚酯生物彈性體(pgs)；但是，通過這樣的方式所合成的pgs彈性體 的綜合性能仍有許多不足，而且合成反應至少需耗費24小時，甚至需要更長的時間。

有鑒于現(xiàn)有技術存在的缺失，本發(fā)明人遂以其多年從事相關領域的設計及制造經(jīng)驗，并積極地研究如何才能提升合成pgs彈性體的的反應速率和產(chǎn)率，在各方條件的審慎考量下終于開發(fā)出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明從提高生產(chǎn)效益的角度出發(fā)，主要的目的在于提供一種可以在較短時間內(nèi)高效合成的生物可分解的聚酯型彈性體，同時所述聚酯型彈性體還具有非常良好的綜合性能。

為達上述的目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種生物可分解的聚酯型彈性體，為一酸類化合物與一醇類化合物并于一超強酸觸媒存在下進行酯化反應而形成。

在本發(fā)明的一實施例中，所述超強酸觸媒為含硫酸根固體超強酸觸媒，且所述含硫酸根固體超強酸觸媒選自于含硫酸根的氧化鋯(zro2/so4^2-)、含硫酸根的氧化鈦(tio2/so4^2-)、含硫酸根的氧化錫(sno2/so4^2-)、含硫酸根的氧化鉿(hfo2/so4^2-)、含硫酸根的氧化鐵(fe2o3/so4^2-)、含硫酸根的氧化鋁(al2o3/so4^2-)，或其等的組合。

在本發(fā)明的一實施例，以所述酸類化合物與所述醇類化合物的總量為100wt％計，所述超強酸觸媒的使用量范圍為0.01wt％至1.00wt％。

在本發(fā)明的一實施例，所述酸類化合物選自于多元酸，所述醇類化合物選自于多元醇。

在本發(fā)明的一實施例，以所述酸類化合物的總量為1摩爾計，所述醇類化合物的使用量范圍為2摩爾或2摩爾以上。

在本發(fā)明的一實施例，所述酸類化合物為癸二酸，所述醇類化合物為甘油。

在本發(fā)明的一實施例，所述酯化反應的溫度范圍為120℃至170℃。

在本發(fā)明的一實施例，所述酯化反應的真空度壓力為300mtorr至500mtorr。

在本發(fā)明的一實施例，所述酯化反應壓力為小于760mtorr。

本發(fā)明還提供一種組織工程支架材料，其包含上述的可分解的聚酯型彈性體。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明將現(xiàn)有的含硫酸根固體超強酸觸媒轉用于催化酸類化合物與醇類化合物的酯化反應，特別是用于合成pgs彈性體的酯化反應，則反應時間可以從數(shù)十個小時縮短至60分鐘以內(nèi)，并且所形成的聚酯型彈性體兼具非常良好的生物相容性能、力學性能、及生物可降解性能。

為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內(nèi)容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的生物可分解的聚酯型彈性體的制備方法的流程示意圖。

圖2為酸類化合物與醇類化合物于無超強酸觸媒存下的酯化反應機制的示意圖(一)。

圖3a及圖3b為酸類化合物與醇類化合物于超強酸觸媒存下的酯化反應機制的示意圖(二)。

其中，附圖標記說明如下：

步驟s100至步驟s104。

具體實施方式

基于生物可分解的彈性體在受到外力并發(fā)生變形后，能夠適度地承受且于回復過程中不會影響到周圍原本的組織，不只如此，彈性體具有一定的吸水率和良好的親水性，并且彈性體還具有和蛋白質(zhì)相似的力學性能，所以在生物醫(yī)學上的應用可提供一定的力學基礎；本發(fā)明特別提供一種生物可分解的聚酯型彈性體，其通過“在酯化反應過程中加入超強酸觸媒，并在特定反應條件下(如：反應溫度、壓力、真空度等)合成預聚物(pre-polymer)”的制備方式，可將反應時間從數(shù)十個小時大幅縮減至60分鐘以內(nèi)，進而適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。更重要的是，所添加的超強酸觸媒可以從預聚物中回收再利用。

下文中特舉一個較佳的實施例，并配合所附圖式說明本發(fā)明的實施方 式，本領域普通技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容了解本發(fā)明的優(yōu)點與功效。本發(fā)明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發(fā)明的圖式僅為簡單示意說明，并非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發(fā)明的相關技術內(nèi)容，但所揭示的內(nèi)容并非用以限制本發(fā)明的技術范疇。

請參閱圖1，為本發(fā)明一較佳實施例的生物可分解的聚酯型彈性體的制備方法的流程示意圖。如圖1所示，本實施例所提供的制備方法包括：步驟s100，將酸類化合物與醇類化合物均勻混合；步驟s102，加入超強酸觸媒并在特定反應條件下進行酯化反應，當反應形成預聚物即終止反應；以及步驟s104，將所述預聚物模壓成形。

首先值得注意的是，本實施例所提供的制備方法是將現(xiàn)有的超強酸觸媒轉用于催化酸類化合物與醇類化合物的酯化反應，并藉此來大幅縮短反應時間，且確保所形成聚酯型彈性體(如：pgs彈性體)的綜合性能，進而可為聚酯型彈性體在生物醫(yī)學領域的應用提供更廣闊的發(fā)展空間。

步驟s100于實際實施時，可將酸類化合物與醇類化合物置于反應器中進行混合，其中所述酸類化合物可選自多元酸，例如，碳數(shù)為6以上的多元酸。本實施例中，所述碳數(shù)為6以上的多元酸可列舉如下：己二酸(adipicacid)、辛二酸(subericacid)、壬二酸(azelaicacid)、檸檬酸(citricacid)、鄰苯二甲酸(phthalicacid)、間苯二甲酸(isophthalicacid)、偏本三酸(trimelliticacid)、及1,2,4,5-苯四酸(pyromelliticacid)等二元酸；所述反應器可選用批次反應器(batchreactor)，然而可用于將酸類化合物與醇類化合物均勻混合的反應器并無特殊限制，乃為本領域普通技術人員所熟知。

所述醇類化合物可選自多元醇，例如，碳數(shù)為4-10的多元醇。本實施例中，所述碳數(shù)為4～10的多元醇可列舉如下：乙二醇(ethyleneglycol)、1,2-丙二醇(1,2-propyleneglycol)、1,3-丙二醇(1,3-propanediol)、丙三醇(glycerol，又稱甘油)、1,4-丁二醇(1,4-butanediol)、1,3-丁二醇(1,3-butanediol)、1,6-己二醇(1,6-hexanediol)、1,10-癸二醇(1,10-decanediol)、二甘醇(diethyleneglycol)、三甘醇(triethyleneglycol)、及季戊四醇(pentaerythritol)等。較佳地，所述酸類化合物選自于癸二酸，所述醇類化合物則選自于甘油， 并且以癸二酸的總量為1摩爾計，甘油的使用量范圍可為2摩爾或2摩爾以上，如此可提高聚酯型彈性體的產(chǎn)率。

步驟s102于實際實施時，所述超強酸觸媒可以固體形式加入于包含酸類化合物與醇類化合物的混合物中，同時參予酯化反應；而理想的反應條件是，酯化反應的溫度范圍為120℃至170℃，酯化反應的真空度為300mtorr至500mtorr，且酯化反應的壓力小于760mtorr有利合成時間縮短至1-2小時，但在760mtorr下反應時間將會延長至10-12小時。

本實施例中，固體超強酸觸媒可選自含硫酸根固體超強酸觸媒，例如，含硫酸根的金屬氧化物(sulfatedmetaloxide，smo)，觸媒結構如式(1)或式(2)所示，式(1)或式(2)中m表示金屬(如：zr、ti、sn、hf、fe、al)；

值得注意的是，固體超強酸觸媒的晶型以四方晶(tetragonal)結構為主，且具有l(wèi)ewis&酸點特性，因此對酸類化合物與醇類化合物的酯化反應具有高效率，即便是在較高溫度的環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定且觸媒再生容易。附帶一提，所述超強酸觸媒的制備過程簡單，非常適于工業(yè)化的反應操作。

所述含硫酸根固體超強酸觸媒可列舉如下：含硫酸根的氧化鋯(zro2/so4^2-)、氧化鈦(tio2/so4^2-)、氧化錫(sno2/so4^2-)、氧化鉿(hfo2/so4^2-)、氧化鐵(fe2o3/so4^2-)、及氧化鋁(al2o3/so4^2-)等。較佳地，本實施例所用的超強酸觸媒選自于氧化鈦(tio2/so4^2-)，并且以酸類化合物與醇類化合物的總量為100wt％計，所述超強酸觸媒的使用量范圍可為0.01wt％至1.00wt％；原因在于，觸媒的使用量低于0.01wt％時，產(chǎn)率較低， 介于0.01wt％至1.00wt％的產(chǎn)率則無明顯差異。

請參考圖2、圖3a及圖3b，在了解超強酸觸媒的特性之后，接下來將進一步以癸二酸與甘油的酯化反應為例，說明有無超強酸觸媒存在下的酯化反應的反應機制。如圖2所示，選定癸二酸與甘油的摩爾數(shù)比例為1:2、130℃至150℃的反應溫度、及無觸媒存在為酯化反應的條件，此時反應機制為：癸二酸主鏈兩端脫離出oh基且甘油主鏈一端脫離出h，然后癸二酸主鏈與甘油主鏈依此方式連結在一起，當合成聚丙三醇癸二酸酯(pgs)后，由于無超強酸觸媒存在，多數(shù)個pgs會繼續(xù)進行交聯(lián)反應，且所形成的交聯(lián)產(chǎn)物呈環(huán)狀結構。

如圖3a及圖3b所示，選定觸媒含量1wt％、癸二酸與過量的甘油作為反應物、及130℃至150℃的反應溫度為酯化反應的條件，此時反應機制為：癸二酸主鏈兩端脫離出oh基且甘油主鏈一端脫離出h，然后癸二酸主鏈與甘油主鏈依此方式連結在一起，當合成聚丙三醇癸二酸酯(pgs)后，由于環(huán)境中存在超強酸觸媒，因此過量的甘油會繼續(xù)于主鏈一端/兩端脫離出h，并持續(xù)連結于預聚物主鏈上，且所形成的半成品呈直鏈結構。

步驟s104于實際實施時，步驟s102中所形成的半成品可于交聯(lián)劑作用下模壓成型，以賦予最終產(chǎn)品良好的力學性能(如：拉伸強度)、耐磨性、耐溶劑性、及良好的環(huán)境穩(wěn)定性和氣密性；然而可用于將所形成的半成品模壓成型的方式并無特殊限制，乃為本領域普通技術人員所熟知。

[實施例的可能功效]

首先，本發(fā)明將現(xiàn)有的含硫酸根固體超強酸觸媒轉用于催化酸類化合物與醇類化合物的酯化反應，特別是用于合成pgs彈性體的酯化反應，則反應時間可以從從數(shù)十個小時縮短至60分鐘以內(nèi)，并且所形成的聚酯型彈性體(如：pgs彈性體)兼具非常良好的生物相容性能、力學性能、及生物可降解性能。

承上述，所形成的聚酯型彈性體適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，進而可為生物醫(yī)學領域的應用提供更廣闊的發(fā)展空間。

再者，所添加的超強酸觸媒可多次回收再利用，兼具環(huán)境保護與經(jīng)濟效益。

以上僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所做的等效技術變化，均包含于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。