新型骨修復(fù)用反應(yīng)性聚氨酯的研究.pdf

1、生物醫(yī)用聚氨酯以良好的生物相容性、良好的生物降解性、良好的力學(xué)性能和可塑性，自上世紀50年代末便用于骨缺損的修復(fù)治療。但聚氨酯材料并無生物活性，無法在體外或植入部位誘導(dǎo)組織再生或重建，只能作為載體或支撐材料使用。物理復(fù)合活性物質(zhì)，如羥基磷灰石、膠原、力生長因子（MGF）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）等，可以使材料產(chǎn)生一定的生物活性，但由于活性物質(zhì)釋放過快，缺乏持續(xù)性，對后期細胞發(fā)揮功能并無顯著影響?；瘜W(xué)接枝雖能克服物理復(fù)合的缺點，實現(xiàn)對活性

2、物質(zhì)的牢固結(jié)合并起到一定的緩釋作用，但傳統(tǒng)的聚氨酯材料缺乏反應(yīng)活性基團。
　　基于此，本文擬在不改變聚氨酯優(yōu)良性能的前提下，合成一種整體富含反應(yīng)活性基團的聚氨酯材料（PU-COOHn）。本實驗以聚乙二醇（PEG400）為助引發(fā)劑制得的聚乳酸大分子二醇（PDLLA-PEG400-PDLLA）為軟段，以六亞甲基二異氰酸酯（HDI）為偶聯(lián)劑、以2,2-二羥甲基丙酸（DMPA）和哌嗪（PPZ）為混合擴鏈劑，制得PU-COOHn。選用PDL

3、LA-PEG400-PDLLA為軟段既保證了材料的生物相容性又使材料有較高的力學(xué)強度；HDI為脂肪族二異氰酸酯，可以避免芳香族二異氰酸酯帶來的潛在的致癌性；DMPA可以為該材料提供側(cè)鏈羧基；哌嗪的引入使材料富含脲基，而脲基可以使材料內(nèi)部形成更豐富的氫鍵，進一步提高材料的力學(xué)強度。利用傅里葉紅外光譜（FTIR）、核磁共振（NMR）、X射線能譜（XPS）、凝膠滲透色譜（GPC）、差示掃描量熱法（DSC）等對所得材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)進行了

4、系統(tǒng)表征；然后采用力學(xué)拉伸試驗、動態(tài)力學(xué)分析（DMA）、靜態(tài)水接觸角和吸水率檢測、熱重分析對材料的力學(xué)性能、形狀記憶性能、親/疏水性和熱穩(wěn)定性進行了考察；最后檢測了PU-COOHn系列材料的細胞相容性。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1．以PDLLA-PEG400-PDLLA為軟段，HDI為偶聯(lián)劑，DMPA和PPZ為擴鏈劑，在無水甲苯體系下，經(jīng)辛酸亞錫催化制得一系列不同羧基含量的嵌段聚合物。確定了所得材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，研究了不同反應(yīng)物

5、配比對材料性質(zhì)的影響：
　?、貴TIR、NMR、XPS結(jié)果表明，PDLLA-PEG400-PDLLA、HDI、DMPA和PPZ已成功聚合，制得了PU-COOHn材料；
　?、贕PC結(jié)果顯示，隨著DMPA用量從0.1增加至0.3，PU-COOHn材料的數(shù)均分子量（Mn）從3.39萬降至2.15萬；
　?、弁ㄟ^“羅丹明染色法”確定了PU-COOHn材料中的羧基含量，分別為0.75wt％、0.78wt%、0.86wt%；羧基

6、轉(zhuǎn)化率分別為31.25%、30.42%、31.93%；
　?、蹹SC分析結(jié)果顯示，PU-COOHn材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）隨DMPA用量的增加略有降低，分別為28.5℃、27.7℃、26.7℃。
　　2.利用靜態(tài)水接觸角和吸水率檢測、力學(xué)拉伸試驗、動態(tài)力學(xué)分析、形狀固定率和回復(fù)率檢測、熱重分析，考察了PU-COOHn材料的親/疏水性、力學(xué)性能、形狀記憶性能、熱穩(wěn)定性：
　　①靜態(tài)水接觸角和吸水率檢測結(jié)果顯示，隨羧基

7、含量的增加，PU-COOHn材料的親水性增強；
　?、诹W(xué)拉伸試驗和動態(tài)力學(xué)分析顯示，PU-COOHn有較好的力學(xué)性能：三種材料的楊氏模量、拉伸強度和斷裂伸長率分別為：668.75MPa/36.38MPa/287.18%、570.68MPa/38.75MPa/366.68%、523.40MPa/28.63MPa/301.58%，屬于典型的硬而韌材料；
　?、跴U-COOHn的形狀固定率和回復(fù)率均大于90%，說明PU-COOH

8、n具有良好的形狀記憶性能；形狀固定率隨材料硬段含量的增加而增加，回復(fù)率則相反；
　?、軣嶂胤治鲲@示，隨硬段含量的增加，PU-COOHn的初始分解溫度從254.7℃增加至265.7℃；最大失重率分從99.8%降至95.9%；在分解溫度之前，基本沒有重量損失，說明材料有良好的熱穩(wěn)定性。
　　3.通過評價材料對成骨細胞的毒性、粘附和增殖的影響以及對巨噬細胞形態(tài)和分泌TNF-α、IL-1β和NO的影響，考察了PU-COOHn的細胞相