基于柠檬酸的聚（醚）酯可降解生物弹性体的合成、结构与性能

摘要

生物医用材料是生物医学科学中的一支新兴分支学科，是生物学、医学、化学、物理学和材料学交叉形成的边缘学科，它是用于人工组织或器官制备、高性能医疗器械的研制、药物新剂型的开发和仿生效应研究的基础。生物弹性体材料以其特有的性质和优点，在生物材料中占有重要的位置，广泛地应用于医疗器械、人造器管(人工心脏、人工皮肤、人工耳等)、组织工程、止血和药物控制释放等领域。组织工程的发展，对生物弹性体、尤其是可降解生物弹性体提出了更高的要求，使之逐渐成为这个领域研究的热点之一。 论文在系统文献调研的基础上，结合本研究小组在先进弹性体方面的科研优势，通过选择生物相容性较好的反应单体进行分子设计，在“绿色”合成的理念指导下，合成出了两类基于柠檬酸的新型可降解生物弹性体材料—网络型聚醚酯生物弹性体Poly(PEG-co-CA)(PEC2、PEC3、PEC4和PEC6)和网络型聚酯生物弹性体Poly(propanediol-sebacate)-citrate)(PPSC-Ⅰ、PPSC-Ⅱ和PPSC-Ⅲ)。系统地研究了材料的力学性能、体外降解性能以及溶胀性能；研究了材料的结构与性能之间的关系；并对材料的生物相容性进行了初步评价。为新型生物弹性体材料的开发奠定理论基础和提供实际指导。 本论文主要有以下几个方面贡献：(1)利用具有不同分子量的双官能度单体聚乙二醇(PEG200、PEG300、PEG400、PEG600)与三官能度的柠檬酸(CA)进行T型熔融缩聚，得到了PEC系列网络型聚醚酯生物弹性(PEC2、PEC3、PEC4、PEC6)。研究结果表明：PEC的聚集态结构为无定形态，透明柔软，玻璃化转变温度在0℃以下；通过调节合成单体的摩尔比、控制预聚物交联(反应)时间、选用不同分子量聚乙二醇为反应单体等手段，实现了材料力学性能可调(拉伸强度从1.6MPa到0.16MPa，断裂伸长率在1500％到90％之间)，降解性能可控(体外降解50％时间在24h到90h之间)，吸水率可调节(在2到20g/g之间)；通过改性，该材料以期用作压迫性止血和药物缓释材料。材料合成条件温和、不用任何有机溶剂。相关内容未见国内外报道。 (2)利用具有双官能度的1，2-丙二醇同癸二酸反应，制得低分子量的聚酯多元醇—端羟基癸二酸1，2-丙二醇酯(polyolof1,2-propanediol-sebacate)，通过该聚酯多元醇与三官能度的柠檬酸(CA)进行2-3官能团熔融缩聚，得到了PPSC系列网络型聚酯生物弹性体材料—Poly((1,2-propanediol-sebacate)-citrate)(PPSC-Ⅰ和PPSC-Ⅱ)。PPSC为无定形态、透明柔软的弹性体材料，玻璃化转变温度在0℃以下；通过调节单体的摩尔比、控制预聚物交联(反应)时间，实现了材料的力学性能可调(拉伸强度在1.8MPa到0.8MPa之间，断裂伸长率在240％到500％之间)、降解性能可控(体外降解50％所需时间在10到20天之间)；材料的尺寸保持率较高，细胞毒性测试表明材料具有较好的细胞相容性。该材料以期用于药物缓释，组织工程支架和外科手术中防组织粘连膜等方面。该研究目前未见国内外报道。 (3)利用具有双官能度的1，3-丙二醇同癸二酸反应，制得低分子量的聚酯多元醇—端羟基癸二酸1，3-丙二醇酯(polyolof1,3-propanediol-sebacate)，通过该聚酯多元醇与三官能度的柠檬酸(CA)进行2-3官能团熔融缩聚，制备出了另一种PPSC生物弹性体材料—Poly((1,3-propanediol-sebacate)-citrate)(PPSC-Ⅲ)。PPSC-Ⅲ同样为无定形态，透明柔软。仅仅通过控制预聚物交联(反应)时间，实现了材料的力学性能可调(拉伸强度在1.8MPa到1.1MPa之间，断裂伸长率在160％到320％之间)、降解性能可控(19天降解5％到50％之间)；材料的尺寸保持率高(在37℃的PBS缓冲溶液中浸泡19天后，其体积溶胀度不大于4％，)；通过改性，该材料以期用作组织工程支架和药物缓释材料。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章绪论

第二章生物弹性体PEC2的合成、结构与性能研究

第三章生物弹性体PEC3的合成、结构与性能

第四章生物弹性体PEC4、PEC6的制备与性能

第五章生物弹性体PPSC-Ⅰ的合成、结构与性能研究

第六章生物弹性体PPSC-Ⅱ的合成与性能研究

第七章生物弹性体PPSC-Ⅲ的制备与性能研究

第八章材料的细胞毒性测试

第九章总结与展望

参考文献

致 谢

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