聚乳酸与N－乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的制备方法

摘要

本发明公开了一种采用

说明书

技术领域

本发明涉及一种接枝共聚物的制备方法，具体来说，本发明涉及一种采用⁶⁰Co-γ射线辐射制备聚乳酸与N-乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的方法。属生物医用材料领域。

背景技术

聚乳酸(PLA)是以乳酸为单体，采用化学方法合成的一类聚合物，它具有无毒、无刺激及良好生物相容性，可被生物分解吸收，用其作为外科手术的植入物，无需二次手术将其取出，同时PLA还具有可塑性及加工成型等优点，因而被广泛应用于生物医用材料领域。特别是聚L-乳酸(PLLA)由于还具有强度高等优点，因此在人体支架材料领域具有重要的应用前景，但PLLA结晶度高，表面亲水性差，存在降解吸收速率慢，降解速率不可控等缺点，使其用途受到限制。作为理想的生物材料，除了应具有上述优点外，材料的降解速度应能在更宽的范围内可调控，短的需在几周，长的需在1～2年以上完成降解，以适应人体不同组织的需要，同时材料表面也应具有良好的细胞亲和性，甚至最好具有细胞外基质的生物活性，对细胞产生特异性结合，具有特殊的细胞响应。

聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性高分子材料，具有良好的血液相容性和生理相容性，对皮肤、粘膜和眼睛没有任何刺激，在制药工业中，PVP与纤维素类衍生物、丙烯酸类化合物一样，是目前国际上公认的合成药中三大最重要的药用辅料之一，用它制成的血浆无抗原性，不需交叉配药，能避免疾病在血浆中传播。目前PVP在医用材料和医药领域主要用于：杀菌消毒剂、药物缓释剂、共沉淀剂和粘接剂、外科包扎带、人工玻璃体和角膜等。

综上所述，通过将单体NVP接枝到PLA分子链上，一方面有利于提高PLA表面亲水性，另一方面接枝链的引入可降低PLLA结晶度，并根据接枝率的大小调节其降解速率。因此采用NVP对PLA进行改性既可实现PLLA降解速率的可控性，又可改善材料与人体细胞的亲和性，从而为制备降解速率可控的性能优良的生物医用材料做好了铺垫。

据相关文献报道，现有采用NVP对PLA进行接枝共聚改性主要集中在以下两方面：(1)自由基共聚法，如刘健等人采用端基官能化的PLA与NVP进行共聚制备PLA-PVP；(2)本体开环嵌段共聚合法，如石淑先等人以辛酸亚锡为催化剂，自制的D，L-丙交酯和低相对分子质量端羟基聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为单体，采用本体开环嵌段共聚合法制备的两亲性PLA-PVP双嵌段共聚物。

显而易见，以上两种合成法均为化学聚合法，其存在反应过程复杂、接枝共聚物分子量低、接枝共聚物接枝率难控制以及接枝共聚物纯化工艺复杂等缺点。在现有的采用NVP对PLA进行接枝共聚改性技术中，未见采用辐射法对PLA进行接枝来制备改性PLA材料的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种采用⁶⁰Co-γ射线辐射制备聚乳酸与N-乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的方法，采用该方法得到的PLA共聚物不但具有良好的的表面亲水性和降解速率，而且在接枝过程中，其接枝率的大小还可通过控制吸收剂量来实现。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

聚乳酸与N-乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的制备方法，其特征在于具体工艺步骤如下：

A、将除去阻聚剂的单体NVP按0.1～0.7∶1的质量比溶解在甲醇或甲醇的复合有机溶剂中，配制成NVP溶液；

所述单体NVP除阻聚剂采用减压蒸馏法，真空度为-0.065～-0.098MPa。

所述甲醇复合溶剂由溶剂A和溶剂B组成，其中，溶剂A为甲醇；溶剂B为水、乙醇、丙酮、氯仿或四氢呋喃中的一种或一种以上的任意比例的混合物。

所述甲醇复合溶剂按照溶剂A∶溶剂B(质量比)＝99.5∶0.5～0.5∶99.5进行配制。

所述甲醇或甲醇的复合溶剂中还可添加有机酸或无机酸如：盐酸、硫酸、磷酸、甲酸或乙酸，其添加量为：酸在甲醇或甲醇复合溶剂中的浓度为0～2摩尔/升。

B、将PLA浸泡在NVP溶液中，在氮气气氛下采用⁶⁰Co-γ射线源进行辐射接枝；

所述辐射接枝所需吸收剂量为0.5～40kGy。

所述辐射接枝的剂量率为0.03～20kGy/h。

C、将辐照接枝后的PLA先于20～60℃的蒸馏水中浸泡2～12h，再在乙醇中浸泡2～12h，然后在30～50℃、真空度为-0.050～-0.095MPa的真空烘箱中干燥至恒重，得到聚乳酸和NVP接枝共聚物即PLA-g-PVP产品。

附图说明

图1为本发明的主要技术工艺路线示意图

其中：I式为PLA；II式为NVP；III式为PLA-g-PVP

本发明相对于现有技术具有以下优点：

(1)PLA-g-PVP改性共聚物的接枝率可以方便地通过吸收剂量进行调节，可满足医用材料领域的不同需求。

(2)可以直接对聚乳酸进行改性，而无需如化学接枝法必须首先对聚乳酸进行官能化处理，从而大大简化了改性工艺步骤，且接枝效率显著提高。

(3)由于辐射法利用的是高能射线直接引发接枝反应，不需要添加催化剂，与化学接枝法相比更加安全环保。

(4)改性共聚物的降解速率可以方便地通过接枝率的大小进行调节。

具体实施方式

实施例1

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.065MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

称取3g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解于30g甲醇中配成溶液。量取N-乙烯基吡咯烷酮的甲醇溶液18毫升，倒入安培瓶中，再称取0.5g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的甲醇溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ于室温下辐照，吸收剂量为1.0kGy，剂量率为5kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡4小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.095MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.549g。接枝率为9.8％。

按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为15％。

实施例2

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.098MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

称取10g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解于23g甲醇中配成溶液。量取N-乙烯基吡咯烷酮溶液18毫升，倒入安培瓶中。将0.5g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ辐射源于室温下辐照，吸收剂量为5kGy，剂量率为2.5kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡4小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.095MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.575g，接枝率为15％。按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为38％。

实施例3

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.085MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

分别称取40g甲醇、10g乙醇及浓度为36％(质量百分比浓度)的盐酸0.5g，将其混合配成复合溶剂。称取6g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解在甲醇与乙醇的复合溶剂中。量取N-乙烯基吡咯烷酮溶液15毫升，倒入安培瓶中。将0.3g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ辐射源室温下辐照，吸收剂量为10kGy，剂量率为10kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡12小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.050MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.375g，接枝率为25％。

按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为48％。

实施例4

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.075MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

分别称取36g甲醇、8g丙酮、6g乙醇和4g乙酸，将其混合配成复合溶剂。称取10g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解在甲醇与乙醇及丙酮的复合溶剂中。量取N-乙烯基吡咯烷酮溶液15毫升，倒入安培瓶中。

将0.6g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ辐射源室温下辐照，吸收剂量为40kGy，剂量率为20kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡12小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.085MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.882g，接枝率为47％。

按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为59％。

实施例5

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.085MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

分别称取42g甲醇、8g丙酮，将其混合配成复合溶剂。称取15g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解在甲醇与丙酮的复合溶剂中。量取N-乙烯基吡咯烷酮溶液15毫升，倒入安培瓶中。将0.4g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ辐射源室温下辐照，吸收剂量为2.5kGy，剂量率为0.03kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡12小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.095MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.452g，接枝率为13％。

按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为21％。

实施例6

将N-乙烯基吡咯烷酮减压蒸馏除去阻聚剂，真空度为-0.085MPa，将除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮密封置于冰箱中，待用。保存温度0℃。

分别称取50g甲醇和0.15g乙酸，将其混合配成复合溶剂。称取12g除去阻聚剂的N-乙烯基吡咯烷酮，将其溶解在甲醇溶剂中。量取N-乙烯基吡咯烷酮溶液15毫升，倒入安培瓶中。

将0.5g聚乳酸放入安培瓶，并使之完全浸泡在N-乙烯基吡咯烷酮的溶液中。抽真空、充氮气反复操作5次，最后充氮气封管。封管样品送辐照场，以⁶⁰Co-γ辐射源室温下辐照，吸收剂量为0.5kGy，剂量率为0.5kGy/h。

将辐照后的样品取出，在30℃的蒸馏水中浸泡12小时，再在乙醇中浸泡12小时，以除去未反应单体和均聚物，最后在真空烘箱(温度：30℃，真空度：-0.085MPa)中干燥至恒重。得到接枝共聚物0.544g，接枝率为8.8％。

按照中华人民共和国医药行业标准标准YY/T 0474-2004进行测试，降解温度为70℃，时间168小时，该接枝共聚物的失重率为12％。