热塑性聚氨酯生物材料的合成及表面改性进展.pdfVIP

第6期 高 分 子 通 报 热塑性聚氨酯生物材料的合成及表面改性进展 郭锦棠，刘 冰 (天津大学化工学院，天津300072) 摘要：详细地综述了国内外聚氨酯生物材料的合成及表面改性研究的必威体育精装版进展，分析了各种聚氨酯作为生 物材料的优缺点及物理与化学特性，介绍了几种主要的表面改性途径。 关键词：聚氨酯；表面改性；生物材料；接枝；生物活性大分子 引言 热塑性聚氨酯是由两种化学性质不相似的链段组成的嵌段共聚物，它是一种热塑性弹性体。其特点 是具有高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨损性、抗挠曲性、耐溶剂性、耐水解性、耐微生物能力，而且 容易成型加工，并具有性能可控的优点，使其能在很多方面有着广泛的用途…，最重要的是，聚氨酯具有 心脏起搏器、导管、柔韧的血管移植体、辅助心脏瓣膜等”1。然而，它们在某些移植设施，特别是某些长期 移植的应用上仍受到限制，主要是因为它们在生物环境中的相对不稳定性和并不完美的抗凝血性。一些 研究已经显示聚醚聚氨酯在水解酶如木瓜蛋白酶和细胞衍生酶如胆固醇酯酶、弹性蛋白酶、羧酸酯酶等 的作用下容易降解m’…。相对于聚酯聚氨酯而言，在胆固醇酯酶作用下，聚醚聚氨酯更具有水解稳定性。 此外，聚醚聚氨酯的耐氧化潜力也已经被研究，这些氧化过程包括金属离子氧化，自然氧化和环境应力开 裂等18o。已经有很多的研究工作着手改善聚氨酯的生物稳定性，特别是软段组分的稳定性。正如其它的 生物医用级聚合物材料一样，聚氨酯在体内长期移植后也存在几个比较明显的问题，诱导血栓、感染和钙 化一·。为了解决这些问题，很多研究人员都在探求开发新的生物相容的聚合物材料，如合成新的聚氨酯 和对聚氨酯的表面进行化学改性。 1聚氨酯的合成进展 态，硬段组分则呈玻璃态或半结晶态。聚氨酯的软段一般由聚醚或聚酯多元醇构成，极性弱，构成材料的 连续相，赋予聚氨酯弹性，常用的有聚酯多元醇、聚醚多元醇，聚碳酸酯二醇、聚硅氧烷二醇以及两端带有 性能也有很大不同。这些聚合物既可以单独作为聚合物的软段，叉能相互混合起来合成聚氨酯。聚氨酯 软段的选择，除了考虑材料的生物稳定性外，也需要考虑材料长期植人与组织之间的弹性匹配，保持材料 在体内的长期柔顺性uo一。 聚氨酯硬段包括分子链中的氨基甲酸酯和扩链剂部分。由于硬段在极性、界面能等方面与软段的不 相容性，因而容易与软段形成一种微观相分离结构，软段构成材料的连续相，硬段作为物理交联点分散其 中，也正是这种微观相分离结构，赋予了聚氨酯材料良好的抗凝血性…。日本科学家今井庸二曾指出， 具有抗凝血性的材料应该在0．1到0．2“m的范围内具有物理和化学上的不均匀微观结构““。其根本原 作者简介：郭锦棠(1968一)，女，博士，副教授，现主要从事生物医用高分子等领域的研究工作。 万方数据 高 分 子 通 报 2005年12月 软链段硬链段 柔性软段J、^，” 扩链部分 一氨基甲酸醣链 ● 图1热塑性聚氨酯分子链结构示意图 l Sehematic chainsection Figure thermoplasticpolyurethane 但这种血浆蛋白的吸附是受材料表面微相结构所控制的，根据表面亲水性程度的不同，不同微区会选择 吸附不同蛋白。这种特定的蛋白质吸附层不会激活血小板表面的糖蛋白，血小板的异体识别能力就体现 不出来，从而抑制或阻止r凝血的发生。相分离的程度与软段和硬段的分子量有较大的关系，一般来说， 在一个确定分子量的分子链中，软段和硬段的数目越多，材料的相容性越好。常用的异氰酸酯有芳香族 赖氨酸基二异氰酸酯(LDI)来合成生物聚氨酯材料，则可以保证聚氨酯的降解产物没有毒性，但同时损失 了材料的力学性能，并且，材料的热稳定性也降低。一是由于芳香族二异氰酸酯存在具有共轭效应的苯 环，有较强的分子内作用力，二是芳香族二异氰酸酯的熔点高于脂肪族二异氰酸酯，具有较高的分子间作 用力。 聚氨酯扩链剂的选择主要集中在两类，二