一种嵌段共聚型可降解聚酯及其制备方法
阅读说明：本技术 一种嵌段共聚型可降解聚酯及其制备方法 (Block copolymerization type degradable polyester and preparation method thereof ) 是由 陈文仓 黄承军 张秀全 丰保玉 马涛 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种嵌段共聚型可降解聚酯及其制备方法,所述制备方法包括如下步骤：在氮气保护下,将六氢苯酐和PBA在催化剂作用下于100～130℃反应2～4h,得到产物1；将产物1升温至180～200℃继续反应1～3h,得到产物2；在真空条件下,将产物2升温至200～220℃进行反应,得到所述嵌段共聚型可降解聚酯。本发明制备方法制得的嵌段共聚型可降解聚酯不仅具有优异的生物相容性,还具有优异的生物降解性能和亲水性能。(The invention discloses a block copolymerization type degradable polyester and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: reacting hexahydrophthalic anhydride and PBA under the protection of nitrogen for 2-4 h at 100-130 ℃ under the action of a catalyst to obtain a product 1; heating the product 1 to 180-200 ℃ and continuing to react for 1-3 h to obtain a product 2; and (3) heating the product 2 to 200-220 ℃ under a vacuum condition for reaction to obtain the block copolymerization type degradable polyester. The block copolymerization type degradable polyester prepared by the preparation method has excellent biocompatibility, biodegradability and hydrophilicity.)
技术领域
本发明涉及聚酯技术领域，具体涉及一种嵌段共聚型可降解聚酯及其制备方法。
背景技术
生物材料(biomaterials)是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理科学的范畴。生物材料有人工合成材料和天然材料，有单一材料、复合材料以及活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成的杂化材料。
聚二酸二醇酯类的分子骨架存在高度疏水性、分子间作用力弱以及难以调解亲水/疏水平衡，并且缺乏反应活性位点等问题，很大程度上制约了其在生物医用材料尤其是作为医用支架材料领域的应用。因此，如何提供一种同时具有良好生物相容性、亲水性和生物降解性能的聚酯尤为关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌段共聚型可降解聚酯及其制备方法，该嵌段共聚型可降解聚酯不仅具有优异的生物相容性，同时，还具有优异的生物降解性能和亲水性能。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在氮气保护下，将六氢苯酐和聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)在催化剂作用下于100～130℃反应2～4h，得到产物1；
(2)将产物1升温至180～200℃继续反应1～3h，得到产物2；
(3)在真空条件下，将产物2升温至200～220℃进行反应，得到所述嵌段共聚型可降解聚酯。
优选地，所述PBA的分子量为1000～2000。
优选地，所述PBA与六氢苯酐的摩尔比为1:(1.05～1.2)。
优选地，所述催化剂为路易斯酸；所述催化剂的添加量为原料总重量的0.5％～1.0％。
优选地，所述路易斯酸为PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]x，其中，x为2、4或6。
优选地，所述步骤(3)中，反应至产物2的酸值为20～40mgKOH/g。
优选地，所述步骤(1)和(3)中反应结束后加入阻聚剂，所述阻聚剂的添加量分别为反应体系总量的0.04％～0.08％，步骤(1)加入阻聚剂是防止低聚合度时产生低聚和中聚产物太多，分子量不均。
优选地，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚和/或2,5-二叔丁基对苯二酚对羟基苯甲醚。
本发明第二方面提供一种上述制备方法制得的嵌段共聚型可降解聚酯。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明制备方法通过聚己二酸丁二醇酯二醇与苯酐共聚，在保持聚酯原有良好生物相容性的同时，还能提高所得共聚物的亲水性能；另外，该两亲性共聚物还具有生物降解性能，非常容易被肝脏代谢，而聚酯类的疏水链段则可以通过体内水解酶的作用降解成分子，通过正常的生理代谢过程排泄到体外；该制备方法制得的嵌段共聚型可降解聚酯不仅具有优异的生物相容性，还具有优异的生物降解性能和亲水性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
以下各实施例采用的原料如下：
聚己二酸丁二醇酯二醇：分子量为1000、1500、2000、3000，来源于上海易恩化学技术有限公司；
六氢苯酐：来源于濮阳市盛源能源科技股份有限公司；
PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]x，其中，x为2、4或6；来源于杭州新乔生物科技有限公司(定制)。
实施例1
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按照PBA(分力量为1000)与六氢苯酐的摩尔比为1∶1.05，将六氢苯酐和PBA加入反应釜中，在氮气保护下和PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]2(用量占据反应原料的0.5％)作用下于100℃反应2h，再加入对羟基苯甲醚，得到产物1，其中，对羟基苯甲醚的添加量为0.05％；
(2)将产物1在氮气氛围中升温至180℃继续反应3h，得到产物2；
(3)在真空条件下，将产物2升温至200℃进行反应至酸值为40mgKOH/g，再加入对羟基苯甲醚，对羟基苯甲醚的添加量为0.06％，得到嵌段共聚型可降解聚酯。
实施例2
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按照PBA(分力量为2000)与六氢苯酐的摩尔比为1∶1.2，将六氢苯酐和PBA加入反应釜中，在氮气保护下和PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]4(用量占据反应原料的1％)作用下于130℃反应4h，再加入对羟基苯甲醚，得到产物1，其中，对羟基苯甲醚的添加量为0.05％；
(2)将产物1在氮气氛围中升温至200℃继续反应3h，得到产物2；
(3)在真空条件下，将产物2升温至220℃进行反应至酸值为25mgKOH/g，再加入对羟基苯甲醚，对羟基苯甲醚的添加量为0.06％，得到嵌段共聚型可降解聚酯。
实施例3
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按照PBA(分力量为1500)与六氢苯酐的摩尔比为1∶1.1，将六氢苯酐和PBA加入反应釜中，在氮气保护下和PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]4(用量占据反应原料的0.8％)作用下于120℃反应3h，再加入对羟基苯甲醚，得到产物1，其中，对羟基苯甲醚的添加量为0.05％；
(2)将产物1在氮气氛围中升温至190℃继续反应2h，得到产物2；
(3)在真空条件下，将产物2升温至210℃进行反应至酸值为35mgKOH/g，再加入对羟基苯甲醚，对羟基苯甲醚的添加量为0.06％，得到嵌段共聚型可降解聚酯。
实施例4
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按照PBA(分力量为1500)与六氢苯酐的摩尔比为1∶1.1，将六氢苯酐和PBA加入反应釜中，在氮气保护下和PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]6(用量占据反应原料的0.8％)作用下于120℃反应3h，再加入2,5-二叔丁基对苯二酚对羟基苯甲醚，得到产物1，其中，2,5-二叔丁基对苯二酚对羟基苯甲醚的添加量为0.05％；
(2)将产物1在氮气氛围中升温至190℃继续反应2h，得到产物2；
(3)在真空条件下，将产物2升温至210℃进行反应至酸值为30mgKOH/g，再加入2,5-二叔丁基对苯二酚对羟基苯甲醚，2,5-二叔丁基对苯二酚对羟基苯甲醚的添加量为0.06％，得到嵌段共聚型可降解聚酯。
实施例5
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法与实施例3中的制备方法基本相同，区别仅在于PBA的分子量为3000。
实施例6
本实施例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法与实施例3中的制备方法基本相同，区别仅在于PBA与六氢苯酐的摩尔比为1∶1。
对比例1
本对比例为一种嵌段共聚型可降解聚酯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按照PBA(分力量为1500)与六氢苯酐的摩尔比为1∶1.1，将六氢苯酐和PBA加入反应釜中，在氮气保护下和PNIPAAm-co-[PmimCl][SnCl4]4(用量占据反应原料的0.8％)作用下于190℃反应5h，再加入对羟基苯甲醚，得到产物1，其中，对羟基苯甲醚的添加量为0.05％；
(2)在真空条件下，将产物1升温至210℃进行反应至酸值为35mgKOH/g，再加入对羟基苯甲醚，对羟基苯甲醚的添加量为0.06％，得到嵌段共聚型可降解聚酯。
实验例
分别按照实施例1～6以及对比例1的制备方法分别制得嵌段共聚型可降解聚酯；
使用接触角仪测试样品的接触角，表示其亲水性；
生物相容性测试：使用流式细胞仪检测分析实施例1-6和对比例1的样品对L929小鼠成纤维细胞的影响，来评价生物相容性；
生物可降解性能测试：按照GB/T19277检测方法是将试样材料与堆肥接种物混合后放入堆肥化容器中，在一定的氧气，温度(58±2C)，湿度(50-55％)的条件下进行充分的堆肥化，测定材料降解45天后CO2的最终释放量，用实际的CO2释放量与其理论最大放出量的比值来表示材料的生物降解率。检测参照物为粒径小于20μm的纤维素，只有当参照物45天后降解率大于70％时该试验有效；每种葡聚糖基两亲嵌段共聚物作3个重复。
表1不同嵌段共聚型可降解聚酯检测性能
组别
接触角(°)
增殖指数
45天降解率(％)
实施例1
48
19.75±2.38
61
实施例2
46
19.89±1.16
62.8
实施例3
42
20.51±2.32
63.1
实施例4
43
20.33±1.94
62.7
实施例5
67
14.87±1.09
56.3
实施例6
71
14.38±1.13
54.7
对比例1
72
13.63±0.97
58.9
备注：增殖指数是指细胞增殖周期中DNA合成期和DNA合成后期中DNA含量百分比之和，数值越高，细胞增殖活性越强。生物可降解性，参照物纤维素的45天降解率为76％。
由表1可知：
本发明实施例制备得到的嵌段共聚型可降解聚酯具有更高的增殖指数，以及优异的降解率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
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