CN114085348B - 一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 - Google Patents
一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114085348B CN114085348B CN202111448703.7A CN202111448703A CN114085348B CN 114085348 B CN114085348 B CN 114085348B CN 202111448703 A CN202111448703 A CN 202111448703A CN 114085348 B CN114085348 B CN 114085348B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phbv
- solution
- polyethylene glycol
- block copolymer
- hexamethylene diisocyanate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 56
- 229920000520 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) Polymers 0.000 claims description 39
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 34
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 34
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 5
- REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypentanoic acid Chemical compound CCC(O)CC(O)=O REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 4
- 229920001427 mPEG Polymers 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000009818 osteogenic differentiation Effects 0.000 description 3
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 3-hydroxybutyrate Chemical compound CC(O)CC([O-])=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N R3HBA Natural products CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000007490 hematoxylin and eosin (H&E) staining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 102100021238 Dynamin-2 Human genes 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 101000817607 Homo sapiens Dynamin-2 Proteins 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N alizarin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=C(O)C(O)=CC=C3C(=O)C2=C1 RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 210000003701 histiocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000010166 immunofluorescence Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/4009—Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
- C08G18/4018—Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
- C08G18/4266—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
- C08G18/4283—Hydroxycarboxylic acid or ester
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/73—Polyisocyanates or polyisothiocyanates acyclic
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本申请涉及一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用，属于高分子材料技术领域。该嵌段共聚物，结构式如下式所示：
其中，n为100‑500。该嵌段共聚物的亲水性好，降解速度更快，可以提高骨愈合的速度。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池的制备技术领域，且特别涉及一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用。
背景技术
3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)作为一种压电材料是一类高分子有机物，在骨科及其他医学学科领域已有多年应用。此类高分子有机物具有一定的生物可降解性、生物相容性以及与人骨相近的压电性能，可应用于钛合金支架表面的改性。
PHBV的压电性质在材料表面提供了带负电的表面电位，近年来的研究指出，材料表面的负电位有利于矿化和细胞的成骨分化。
但是，其也存在降解速度较慢、亲水性差等问题，在促进骨愈合方面的效果有待提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用，亲水性好，可以提高骨愈合的速度。
第一方面，本申请实施例提供了一种嵌段共聚物，结构式如下式所示：
其中，n为100-500。
在本申请的部分实施例中，该嵌段共聚物包括以下原料：聚乙二醇、PHBV和六亚甲基二异氰酸酯。
在本申请的部分实施例中，以PHBV的总质量为基准，HV质量占比为10％-20％。
在本申请的部分实施例中，聚乙二醇的平均分子量为5000-20000。
第二方面，本申请提供一种嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：先将六亚甲基二异氰酸酯溶液与聚乙二醇溶液混合并进行第一步反应得到第一混合液。然后将PHBV溶液加入至第一混合液中混合并进行第二步反应。
在本申请的部分实施例中，第一步反应和第二步反应均在室温避光条件下进行。
在本申请的部分实施例中，第一步反应的时间为1h及以上；第二步反应的时间为1天及以上。
在本申请的部分实施例中，聚乙二醇与PHBV的质量比为1:(1-2)；聚乙二醇与六亚甲基二异氰酸酯的质量体积比为(5-10):100g/μL。
在本申请的部分实施例中，将六亚甲基二异氰酸酯与二氯甲烷混合得到六亚甲基二异氰酸酯溶液；将聚乙二醇与二氯甲烷混合得到聚乙二醇溶液；在搅拌条件下将聚乙二醇溶液以0.5-1.5mL/min的速度滴入六亚甲基二异氰酸酯溶液中，室温避光反应4h及以上，得到第一混合液；将PHBV与二氯甲烷混合得到PHBV溶液；以2-10mL/min的速度将PHBV溶液滴入第一混合液中，室温避光反应2天及以上。
第三方面，本申请提供一种上述嵌段共聚物在制备骨骼修复材料中的应用。
本申请实施例提供的嵌段共聚物、其制备方法及其应用的有益效果包括：通过六亚甲基二异氰酸酯连接聚乙二醇和PHBV，形成嵌段聚合物，该聚合物的亲水性好，可以提高骨愈合的速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的嵌段共聚物的制备工艺流程图；
图2为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的红外谱图；
图3为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的红外谱图；
图4为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的C13谱图；
图5为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的C13谱图；
图6为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的H1谱图；
图7为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的H1谱图；
图8为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的核磁共振图；
图9为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的核磁共振图；
图10为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的水接触角示意图；
图11为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的水接触角示意图；
图12为聚合物的压电测试表征图；
图13为聚合物的骨愈合功能的第一示意图；
图14为聚合物的骨愈合功能的第二示意图；
图15为聚合物的骨愈合功能的第三示意图；
图16为聚合物的骨愈合功能的第四示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有技术中，PHBV虽然能够在一定程度上促进细胞的成骨分化，但是，其降解速度较慢，亲水性较差，导致促进骨愈合的效果不好。
为了解决上述问题，本申请提供一种嵌段共聚物，其亲水性好，可以提高骨愈合的速度，能够用来制备骨骼修复材料。
图1为本申请提供的嵌段共聚物的制备工艺流程图，请参阅图1，其制备方法包括如下步骤：
S110，制备六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)溶液：将六亚甲基二异氰酸酯与溶剂混合得到六亚甲基二异氰酸酯溶液。可选地，六亚甲基二异氰酸酯转移至氮气保护的容器中，加入溶剂(例如：干燥的二氯甲烷)混匀，得到六亚甲基二异氰酸酯溶液。
可选地，六亚甲基二异氰酸酯溶液的体积浓度为4-6μL/mL。例如：六亚甲基二异氰酸酯溶液的体积浓度为4μL/mL、5μL/mL或6μL/mL。
在其他实施例中，溶剂还可以是苯、甲苯、氯苯等，本申请不做限定。
S120，制备聚乙二醇(PEG)溶液：将聚乙二醇与溶剂混合得到聚乙二醇溶液。可选地，取聚乙二醇置于容器中，加装抽气节门，80℃加热的同时抽真空2h，随后充入氮气直至冷却至室温。冷却后将溶剂(例如：干燥的二氯甲烷)转移至容器中，振摇溶解备用。
可选地，聚乙二醇的平均分子量为5000-20000。例如：聚乙二醇的平均分子量为5000、10000、15000或20000。聚乙二醇溶液的质量体积浓度为0.1-0.4g/mL。例如：聚乙二醇溶液的质量体积浓度为0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL或0.4g/mL。
S130，将六亚甲基二异氰酸酯溶液与聚乙二醇溶液混合并进行第一步反应得到第一混合液。其中，第一步反应在室温避光条件下进行，第一步反应的时间为1h及以上。
可选地，将步骤S120得到的聚乙二醇溶液转移至恒压滴液漏斗中，氮气保护备用，在搅拌条件下将聚乙二醇溶液以0.5-1.5mL/min的速度滴入步骤S110得到的六亚甲基二异氰酸酯溶液中，室温避光反应4h及以上，得到第一混合液。
作为示例性地，搅拌速度为600rpm、700rpm、800rpm或1000rpm；聚乙二醇溶液的滴加速度为0.5mL/min、0.8mL/min、1.0mL/min、1.2mL/min或1.5mL/min；避光反应的时间为4h、5h、6h、8h或10h。
可选地，聚乙二醇与六亚甲基二异氰酸酯的质量体积比为(5-10):100g/μL。例如:聚乙二醇与六亚甲基二异氰酸酯的质量体积比为5g:100μL、6g:100μL、7g:100μL、8g:100μL、9g:100μL或10g:100μL。
S140，制备PHBV(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物)溶液：将PHBV与溶剂混合得到PHBV溶液。可选地，取PHBV置于容器中，加装抽气节门，80℃加热同时抽真空5h，随后充入氮气直至冷却至室温。冷却后将溶剂(例如：干燥的二氯甲烷)转移至溶剂中，振摇溶解备用。
可选地，以PHBV的总质量为基准，HV质量占比为10％-20％。例如：HV质量占比为10％、12％、14％、16％、18％或20％。PHBV溶液的质量体积浓度为0.1-0.4g/mL。例如：PHBV溶液的质量体积浓度为0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL或0.4g/mL。
S150，将PHBV溶液加入至第一混合液中混合并进行第二步反应。其中，第二步反应在室温避光条件下进行，第二步反应的时间为1天及以上。
可选地，将步骤S140得到的PHBV溶液转移至恒压滴液漏斗中，以2-10mL/min的速度将的PHBV溶液滴入第一混合液中，室温避光反应2天及以上。
作为示例性地，搅拌速度为600rpm、700rpm、800rpm或1000rpm；PHBV溶液的滴加速度为2mL/min、4mL/min、6mL/min、8mL/min或10mL/min；避光反应的时间为2天、3天、4天或5天。
可选地，聚乙二醇与PHBV的质量比为1:(1-2)。例如:聚聚乙二醇与PHBV的质量比为1:1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8或1:2。
S160，反应结束后，除去溶剂得粗制产物，然后溶解沉淀得到精制产物，洗涤后得到嵌段共聚物。
可选地，反应结束后，旋蒸除去二氯甲烷得粗制产物，并用80mL四氢呋喃溶解，随后搅拌下向该溶液中逐滴滴加1L蒸馏水沉淀得精制产物，过滤，蒸馏水洗涤3次，50℃真空干燥过夜，得制嵌段共聚物。
该嵌段共聚物的结构式如下式所示：
其中，n为100-500。需要说明的是，该n值与聚乙二醇的聚合度一致，x和y与PHBV中的结构式一致。该嵌段共聚物的亲水性好，可以提高骨愈合的速度。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、取mPEG-20k(厂家：Solarbio，货号：25322-68-3)8.0g置于50mL圆底烧瓶中，加装抽气节门，80℃加热同时抽真空2h，随后充入氮气直至冷却至室温；冷却后将40mL干燥的二氯甲烷转移至圆底烧瓶中，振摇溶解备用，随后转移至恒压滴液漏斗中，氮气保护备用。
(2)、取六亚甲基二异氰酸酯(HMDI，厂家：BENZE，货号：822-06-0)100μL转移至氮气保护的圆底烧瓶中，加入20mL干燥的二氯甲烷混匀得到HMDI溶液。
(3)、800rpm搅拌下将mPEG-20k的二氯甲烷溶液以1mL/min的速度滴入HMDI溶液中，室温避光反应6h，得mPEG20k-NCO。
(4)、取PHBV(厂家：宁波天安生物材料有限公司，货号：80181-31-3)13.3g置于100mL圆底烧瓶中，加装抽气节门，80℃加热同时抽真空5h，随后充入氮气直至冷却至室温；冷却后将80mL干燥的二氯甲烷转移至圆底烧瓶中，振摇溶解备用，随后转移至恒压滴液漏斗中。
(5)、以5mL/min的速度滴入mPEG20k-NCO溶液中，室温避光反应3日。
(6)、反应结束后，旋蒸除去二氯甲烷得粗产物，并用80mL四氢呋喃溶解，随后搅拌下向该溶液中逐滴滴加1L蒸馏水沉淀得精制产物，过滤，蒸馏水洗涤3次，50℃真空干燥过夜，得PHBV-PEG20k。
实施例2
一种嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、取mPEG-5k(厂家：sigma，货号：31961-02-1)2.5g置于50mL圆底烧瓶中，加装抽气节门，80℃加热同时抽真空2h，随后充入氮气直至冷却至室温；冷却后将40mL干燥的二氯甲烷转移至圆底烧瓶中，振摇溶解备用，随后转移至恒压滴液漏斗中，氮气保护备用。
(2)、取六亚甲基二异氰酸酯(HMDI，厂家：BENZE，货号：822-06-0)130μL转移至氮气保护的圆底烧瓶中，加入20mL干燥的二氯甲烷混匀得到HMDI溶液。
(3)、800rpm搅拌下将mPEG-5k的二氯甲烷溶液以1mL/min的速度滴入HMDI溶液中，室温避光反应6h，得mPEG5k-NCO。
(4)、取PHBV(厂家：宁波天安生物材料有限公司，货号：80181-31-3)10g置于100mL圆底烧瓶中，加装抽气节门，80℃加热同时抽真空5h，随后充入氮气直至冷却至室温；冷却后将80mL干燥的二氯甲烷转移至圆底烧瓶中，振摇溶解备用，随后转移至恒压滴液漏斗中。
(5)、以5mL/min的速度滴入mPEG5k-NCO溶液中，室温避光反应3日。
(6)、反应结束后，旋蒸除去二氯甲烷得粗产物，并用80mL四氢呋喃溶解，随后搅拌下向该溶液中逐滴滴加1L蒸馏水沉淀得精制产物，过滤，蒸馏水洗涤3次，50℃真空干燥过夜，得PHBV-PEG5k。
试验例1
图2为本申请实施例1提供司iS10 FT-IR spectrometer，波数范围是400-4000cm-1，光谱仪分辨率的PHBV-PEG20k的红外谱图；图3为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的红外谱图(实验条件：美国尼高力公4cm-1，信躁比是50000:1，扫描64次。)；图4为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的C13谱图；图5为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的C13谱图；图6为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的H1谱图；图7为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的H1谱图；图8为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的核磁共振图；图9为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的核磁共振图。
从图2、图4、图6和图8可以看出，实施例1提供的PHBV-PEG20k的结构式为：
其中，n为456，以PHBV的总质量为基准，HV质量占比为12％，BV质量占比为88％。
从图3、图5、图7和图9可以看出，实施例2提供的PHBV-PEG5k的结构式为：
其中，n为114，以PHBV的总质量为基准，HV质量占比为12％，BV质量占比为88％。
试验例2
图10为本申请实施例1提供的PHBV-PEG20k的水接触角示意图；图11为本申请实施例2提供的PHBV-PEG5k的水接触角示意图(实验条件：通过水接触测试仪进行测试)。PHBV的水接触角为65°-70°，与图10和图11对比可以看出，相较于PHBV，本申请实施例提供的嵌段共聚物的水接触角更小，亲水性更好。
图12为聚合物的压电测试表征图(实验条件：压电检测仪上进行检测)。从图12可以看出，本申请提供的PHBV-PEG20k负电位更加明显，更加有利于细胞的成骨分化。
试验例3
使用免疫荧光发染细胞骨架蛋白βactin后，通过激光共聚焦显微镜拍摄图片得到图13，图13为聚合物的骨愈合功能的第一示意图。从图13可以看出，PHBV-PEG20k材料与骨架蛋白共培养后相比于传统PHBV材料细胞延展性良好，与对照组无明显差异。
频率为1MHz强度为30mW/cm2的超声刺激2h/d后，成骨细胞培养30d后茜素红染色得到图14，从图14可以看出，PHBV-PEG20k与成骨细胞共培养组细胞成骨能力明显增强。
大鼠制造胫骨骨缺损模型后植入相应材料，并且给予超声刺激，3个月后取标本microCT上机检测得到图15，图15为聚合物的骨愈合功能的第三示意图。从图16可以看出，在大鼠骨缺损模型中MicroCT结果显示，即使同样给与超声刺激，PHBV-PEG20k内植物组成骨能力要明显优于Ti内植物组。
大鼠制造胫骨骨缺损模型后植入相应材料，并且给予超声刺激，3个月后取标本切片，HE染色观察骨小梁密度得到图16，图16为聚合物的骨愈合功能的第四示意图。从图16可以看出，HE染色结果显示超声刺激下PHBV-PEG20k组干骺端骨小梁密度与骨小梁强度最佳。
综上，本申请实施例提供的嵌段聚合物的亲水性更好，更加容易降解，且骨愈合功能更佳。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种嵌段共聚物在制备骨骼修复材料中的应用，其特征在于，所述嵌段共聚物的结构式如下式所示：
其中，n为100-500；
所述嵌段共聚物包括以下原料：聚乙二醇、PHBV和六亚甲基二异氰酸酯；以PHBV的总质量为基准，HV质量占比为10％-20％；
所述聚乙二醇与所述PHBV的质量比为1:(1-2)；所述聚乙二醇与所述六亚甲基二异氰酸酯的质量体积比为(5-10):100g/μL。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述聚乙二醇的平均分子量为5000-20000。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
先将六亚甲基二异氰酸酯溶液与聚乙二醇溶液混合并进行第一步反应得到第一混合液；
然后将PHBV溶液加入至所述第一混合液中混合并进行第二步反应。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述第一步反应和所述第二步反应均在室温避光条件下进行。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述第一步反应的时间为1h及以上；所述第二步反应的时间为1天及以上。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将六亚甲基二异氰酸酯与二氯甲烷混合得到六亚甲基二异氰酸酯溶液；
将聚乙二醇与二氯甲烷混合得到聚乙二醇溶液；
在搅拌条件下将所述聚乙二醇溶液以0.5-1.5mL/min的速度滴入所述六亚甲基二异氰酸酯溶液中，室温避光反应4h及以上，得到第一混合液；
将PHBV与二氯甲烷混合得到PHBV溶液；
以2-10mL/min的速度将所述PHBV溶液滴入所述第一混合液中，室温避光反应2天及以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111448703.7A CN114085348B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111448703.7A CN114085348B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114085348A CN114085348A (zh) | 2022-02-25 |
| CN114085348B true CN114085348B (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=80306123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111448703.7A Active CN114085348B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114085348B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0859811A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-03-05 | Peter Neuenschwander | 生体適合性ブロックコポリマー |
| CN107814896A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-20 | 深圳大学 | 一种聚氨酯的制备方法 |
| CN108690199A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-23 | 暨南大学 | 一种嵌段共聚物纳米复合抗菌材料及其制备方法与应用 |
| CN109306048A (zh) * | 2017-07-27 | 2019-02-05 | 天津科技大学 | 一种装载白藜芦醇的PEG-b-PHBV聚合物胶束的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7985414B2 (en) * | 2003-02-04 | 2011-07-26 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Polyurethanes for osteoimplants |
| WO2019100196A1 (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | 深圳大学 | 一种聚氨酯的制备方法 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111448703.7A patent/CN114085348B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0859811A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-03-05 | Peter Neuenschwander | 生体適合性ブロックコポリマー |
| CN109306048A (zh) * | 2017-07-27 | 2019-02-05 | 天津科技大学 | 一种装载白藜芦醇的PEG-b-PHBV聚合物胶束的制备方法 |
| CN107814896A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-20 | 深圳大学 | 一种聚氨酯的制备方法 |
| CN108690199A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-23 | 暨南大学 | 一种嵌段共聚物纳米复合抗菌材料及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 生物基可降解聚氨酯的制备及结构与性能调控;王彩;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20170715(第07期);B016-5，参见5.3.3、6.5 * |
| 聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）的改性及其结构和性能的研究;周钰琦;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20191215(第12期);B014-111，参见第四章 * |
| 聚羟基烷酸酯嵌段共聚物复合抗菌材料的制备及性能研究;胡伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20181215(第12期);B020-306，参见第二章 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114085348A (zh) | 2022-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shezad et al. | Physicochemical and mechanical characterization of bacterial cellulose produced with an excellent productivity in static conditions using a simple fed-batch cultivation strategy | |
| Jia et al. | Synthesis and characterization of poly (glycerol sebacate)-based elastomeric copolyesters for tissue engineering applications | |
| CN110028781A (zh) | 一种自修复水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料及其制备方法 | |
| CN110066379A (zh) | 一种生物稳定性高的含氟含硅聚氨酯材料及其制备方法 | |
| CN107899086B (zh) | 一种透明质酸寡糖修饰的胶原蛋白纳米纤维血管修复材料及其制备方法 | |
| Bretcanu et al. | Biodegradable polymer coated 45S5 Bioglassderived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering | |
| KR19990037728A (ko) | 박테리아 셀룰로스의 처리 방법 | |
| CN114085348B (zh) | 一种嵌段共聚物、其制备方法及其应用 | |
| KR101923181B1 (ko) | 친수성 표면개질제를 이용한 소수성 고분자 메쉬의 표면개질 및 우레탄 코팅을 통한 표면처리 방법 | |
| Wei et al. | Surface modification of hydroxyapatite nanoparticles with thermal‐responsive PNIPAM by ATRP | |
| CN113265032B (zh) | 一种聚烯丙基胺修饰的温敏共聚物的制备方法及其应用 | |
| CN111218009A (zh) | 一种高力学强度与稳定性的可注射水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Yang et al. | Fabrication, hydrolysis and cell cultivation of microspheres from cellulose-graft-poly (l-lactide) copolymers | |
| Fan et al. | Preparation and characterization of a biodegradable hydrogel containing oligo (2, 2-dimethyltrimethylene carbonate) moieties with tunable properties | |
| Panaitescu et al. | Nanofibrous scaffolds based on bacterial cellulose crosslinked with oxidized sucrose | |
| Karabanova et al. | Polyurethane/poly (hydroxyethyl methacrylate) semi-interpenetrating polymer networks for biomedical applications | |
| CN114573833B (zh) | 一种用于细胞三维培养的peg-rgd多肽水凝胶材料及其制备方法与应用 | |
| CN109876194B (zh) | 一种可调节降解速率的poss-peg杂化水凝胶及其制备方法和其应用 | |
| Moriwaki et al. | Phospholipid polymer hydrogels with rapid dissociation for reversible cell immobilization | |
| Djordjevic et al. | Polyoctanediol citrate/sebacate bioelastomer films: surface morphology, chemistry and functionality | |
| Campano et al. | Gaining control of bacterial cellulose colonization by polyhydroxyalkanoate-producing microorganisms to develop bioplasticized ultrathin films | |
| CN108164713B (zh) | 可水解降解的poss-peg杂化水凝胶及其制备方法和用途 | |
| CN109568667A (zh) | 高强度且无炎症反应的可降解骨修复复合材料的制备及产品和应用 | |
| CN114797512B (zh) | 星形-聚丙烯酸二甲氨基乙酯聚合物改性的pvdf膜及其用途 | |
| CN111249259A (zh) | 一种混合型生物合成纤维素膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Weilin Inventor after: Zhang Zhiyu Inventor after: Zhao Wei Inventor after: Zhao Duoyi Inventor before: Zhang Zhiyu Inventor before: Zhang Weilin Inventor before: Zhao Wei Inventor before: Zhao Duoyi |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231019 Address after: 524001 South 57, people's Road South, Xiashan District, Zhanjiang, Guangdong Patentee after: AFFILIATED HOSPITAL OF GUANGDONG MEDICAL University Address before: 110033 1-2, No. 4-32, Chongshan East Road, Huanggu District, Shenyang City, Liaoning Province Patentee before: Zhang Weilin |