一種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應用。所述水凝膠為聚乙二醇、二異氰酸酯和二胺的共聚物。本發明提供的聚氨酯脲水凝膠在具有溫度響應形狀記憶功能的同時又具有室溫下水響應形狀記憶功能，還可依靠所制水凝膠的良好拉伸性能及PEG在脫水結晶-吸水去結晶過程中伴隨的結晶相轉變來實現室溫、水介質條件下的形變產生、固定和恢復。它還具有伸長率大、拉伸強度高的特點，在生物醫用水凝膠、組織工程、水凝膠支架材料以及形狀記憶功能所賦予的生物醫用器件等方面具有應用前景。
【專利說明】—種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有優良的機械性能及可實現水或熱響應性形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應用。
【背景技術】
[0002]水凝膠是一種在水中溶脹，但是并不能溶解的物質。過去幾十年間，有大量的工作致力于水凝膠的研究，水凝膠這種材料可以廣泛的應用于生物醫學方面，比如，藥物載體、創傷敷料、軟骨的替換、人工腎臟膜及其他醫學器件。但是由于水凝膠處于溶脹態時，通常表現為弱的機械性能，所以其應用受到了很大的限制。因為作為生物醫用材料，除需具有一定的生物相似性和相容性外，還需具有優良的機械強度、穩定性和外力作用下的形變恢復性能。傳統的提高水凝膠機械性能的方法主要是依賴于提高化學交聯點的密度，但是提高交聯點通常會導致吸水率的降低，而且除去未反應的交聯劑的過程很繁瑣。由于以上這些限制，物理交聯的水凝膠開始受到廣泛的關注。文獻(Macromolecules, 2010，43，7637 - 7649)報道了一種水凝膠，將親水性的聚乙二醇(PEG)軟段與疏水性的POSS硬段結合起來，二者都可以形成結晶區，硬段結晶區可以充當物理交聯點，從而形成有機-無機復合網絡，其剪切模量最高可達4.0 MPa，但由于其是有機-無機復合材料，因此在材料的相容性方面存在不足。
[0003]聚氨酯脲水凝膠中含有氨基甲酸酯基和脲基，分子間可以形成大量的氫鍵，這些氫鍵作用力相當于一個個瞬態的交聯點，從而有利于合成的水凝膠的強度的增強。但是由于水凝膠中含有大量的水分子，在形成氫鍵的過程中，水會與聚氨酯脲自身的氫鍵發生競爭，以至于水凝膠自身結構中的氫鍵數目減少，所以大多數合成的聚氨酯脲水凝膠強度很低。Rint P.Sijbesma課題組合成了一種依靠多重氫鍵與疏水作用力之間的協同作用形成的在水中很穩定的可注射的PEG-脲嵌段共聚物水凝膠，通過調節物理交聯點的密度以及疏水鏈段的長度，其模量可以在0.4~20 kPa之間進行調節(Biomacromolecules，2012,13，3966-3976)。但是由于分子中形成的疏水聚集作用不是很強，從形態上看，這種水凝膠還是比較稀黏，難以定型，很多需要高機械強度的應用方面的因而受到限制。
[0004]此外，需要植入人體的生物醫用材料在使用時，怎樣使得植入過程中對病人造成的創傷最小，植入之后怎樣取出，也受到越來越多的關注。形狀記憶聚合物(SMPs)型人工器件恰好滿足了這方面的需求。這是因為，具有一定初始形狀的SMPs制品，可在特定的加工程序下產生所需形變，制備成適合微創手術的臨時形狀，該臨時形狀植入體內后可在外界刺激(如熱、光、電、磁和溶劑等)下恢復至其初始形狀。但目前所有SMPs (包括目前已有報道的水響應性SMPs)的形變產生都需在較高的溫度下(聚合物的Tg或Tm以上)進行，容易造成材料表面或內部的生物活性成分(如蛋白和藥物等)的活性大大降低，甚至失效。同時，目前絕大部分的SMPs為熱敏型，其形變恢復也需在較高的溫度下進行，易對植入部位周圍的組織造成損傷。
【發明者】郭明雨, 崔玉琳, 檀梅 申請人:蘇州大學