專利名稱：一種水溶性聚乳酸材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，特別涉及一種水溶性聚乳酸材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的聚乳酸改性主要集中在幾個(gè)方面將聚乳酸與其它親水性材料進(jìn)行摻雜和共混，如聚乳酸和甲殼素、膠原、羥基磷灰石、磷酸鈣等材料的復(fù)合；聚乳酸的接枝改性，如聚乳酸與親水性高分子材料聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、氧化丙烯等材料的接枝共聚；聚乳酸材料的表面涂層技術(shù)，如表面涂覆白蛋白、膠原蛋白、纖粘連蛋白和層粘連蛋白等。
在國(guó)外文獻(xiàn)中，有關(guān)于環(huán)糊精與聚乙烯醇、聚甲基硅氧烷、尼龍、聚氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯共聚物以及聚ε-己內(nèi)酯等合成高分子材料復(fù)合形成包合物的報(bào)道。上述文獻(xiàn)報(bào)道的環(huán)糊精包合物的制備方法都是采用將合成高分子材料和環(huán)糊精分別溶解于不同溶劑，甚至是互不相容的溶劑中，通過(guò)強(qiáng)烈攪拌等方法使高分子與環(huán)糊精分子形成包合物。這種方法的存在以下缺點(diǎn)1.包合物生成效率極低，即使在環(huán)糊精比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高分子的情況下仍然如此；2.包合物中環(huán)糊精成分含量極低，制備的包合物材料性能變化極??；3.所需反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)；4.有些包合物的制備需要用到有機(jī)溶劑，這些溶劑往往是有毒性的，揮發(fā)性高的，不利于生物體內(nèi)應(yīng)用；5.沒(méi)有涉及到聚乳酸類材料。
因此，現(xiàn)有的技術(shù)都沒(méi)有或者不能從根本上改善聚乳酸材料的水性溶劑加工能力，只能在一定程度上改善聚乳酸材料的親水性。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)和相關(guān)專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)一種理想的聚乳酸水溶液加工技術(shù)。
由于單純的聚乳酸材料只能溶解于有機(jī)溶劑，在作為生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用時(shí)受到很大限制，尤其是作為藥物載體特別是生物活性蛋白質(zhì)類藥物和基因工程領(lǐng)域作為DNA載體材料時(shí)，有機(jī)溶劑處理對(duì)藥物的活性和特定分子構(gòu)型等產(chǎn)生嚴(yán)重影響。另外，有機(jī)溶劑的殘留對(duì)材料的體內(nèi)應(yīng)用也將產(chǎn)生不良后果，同樣也限制了該材料作為組織工程支架的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的就是提供一種工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的水溶性聚乳酸材料的制備方法，該制備方法可使聚乳酸類聚酯高分子材料具備在水中溶解或充分分散，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚乳酸類聚酯高分子材料進(jìn)行加工和改善其應(yīng)用性能。
本發(fā)明的另一目的就是提供由上述方法所制成的水溶性聚乳酸材料。
本發(fā)明的再一目的就是提供上述水溶性聚乳酸材料在組織工程支架材料、組織填充材料、軟組織填充材料或牙科材料等中的應(yīng)用。聚乳酸材料屬于可生物降解的高分子材料，具有良好的生物相容性，廣泛用于生物醫(yī)學(xué)材料及制品，包括可降解手術(shù)縫合線、藥物緩釋載體、用于手術(shù)治療的各種骨固定裝置、人工器官、細(xì)胞和組織生長(zhǎng)支架等。
本發(fā)明的首要目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)水溶性聚乳酸材料的制備方法包括如下步驟1)采用甲基吡咯烷酮為溶劑溶解聚乳酸，配成濃度為0.1g/l～200g/l的聚乳酸溶液；2)將適當(dāng)數(shù)量的環(huán)糊精溶解于甲基吡咯烷酮中，配成濃度為0.01g/l～1000g/l的環(huán)糊精溶液；3)將上述兩溶液混合，攪拌；4)上述混合物在持續(xù)攪拌下適當(dāng)加熱至40～150℃，超聲波振蕩條件下處理0.5～12h；5)混合物冷卻至4℃以下，超濾或?qū)λ肝鲋镣耆コ坞x的環(huán)糊精和溶劑；6)透析后的混合物干燥后即為水溶性聚乳酸產(chǎn)品。
所述環(huán)糊精包括α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精等。所述透析后的混合物干燥方法采用冷凍干燥、噴霧干燥或真空干燥。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將聚乳酸溶解在生物相容性好的良性溶劑——甲基吡咯烷酮中，同時(shí)在該溶液中加入適當(dāng)比例的環(huán)糊精，在超聲波振蕩條件下，使線狀聚乳酸大分子作為客體進(jìn)入環(huán)糊精空腔，從而形成環(huán)糊精——聚乳酸包合物的高分子體系；然后，將制備的包合物對(duì)水透析除去體系中的甲基吡咯烷酮溶劑合未參與反應(yīng)的環(huán)糊精；最后將其干燥即可獲得水溶性聚乳酸材料。該材料中復(fù)合的環(huán)糊精比例和聚乳酸的分子量不同，即可得到可分散于水形成穩(wěn)定膠體溶液或具有較強(qiáng)親水性的固態(tài)聚乳酸材料。本發(fā)明是通過(guò)聚乳酸類聚酯高分子材料與環(huán)糊精在具有良好生物相容性的共同溶劑中，通過(guò)物理方法形成超分子體系——包合物，以獲得一種具有特殊性能的聚乳酸類高分子材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果①本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；②本發(fā)明改性過(guò)程中不采用有毒、刺激性，可能對(duì)人體產(chǎn)生不良影響的溶劑或其它化學(xué)試劑；③本發(fā)明不改變聚乳酸的基本化學(xué)特性和體內(nèi)應(yīng)用特征而且可提高其生物相容性；④本發(fā)明可獲得一類具有高度親水性，和可以在水中分散形成膠體的聚乳酸材料；同時(shí)，該材料的親水性可以控制；⑤本發(fā)明屬于物理改性。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例11)稱取粘均分子量為500000的聚乳酸2g溶解于10ml甲基吡咯烷酮中；2)稱取β-環(huán)糊精0.5g溶解于10ml甲基吡咯烷酮中；3)將β-環(huán)糊精溶液加入到聚乳酸溶液中，混合，攪拌；4)將混合溶液在持續(xù)攪拌下加熱到80℃，50W的超聲波功率下，振蕩反應(yīng)1h；5)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至4℃，采用超濾技術(shù)濃縮后，對(duì)水透析脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的β-環(huán)糊精；6)產(chǎn)物冷凍干燥(冷凍干燥條件產(chǎn)品在低于0℃下預(yù)凍1h，置于凍干機(jī)凍干)，即可得到約0.25 g呈塊狀的β-環(huán)糊精和聚乳酸包合物；7)干燥后產(chǎn)物再用水混合(改性聚乳酸濃度范圍為0.5g/ml)，調(diào)成糊狀，再經(jīng)冷凍干燥成型，即可作為組織工程支架材料。
實(shí)施例21)稱取粘均分子量為10000的聚乳酸1000g，溶解于10L甲基吡咯烷酮中；2)稱取α-環(huán)糊精100g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到60℃，200W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)1h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的α-環(huán)糊精；5)透析后溶液噴霧干燥，可得到呈粉末狀的1100gα-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料；6)干燥后產(chǎn)物加入水調(diào)成糊狀，作為組織填充材料，用于軟組織填充材料或牙科材料。
實(shí)施例31)稱取粘均分子量為100000的聚乳酸100g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；2)稱取γ-環(huán)糊精1g，溶解于10mL甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到40℃，100W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)4h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的γ-環(huán)糊精；5)透析后溶液噴霧干燥，可得到約100g粉末狀的γ-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料。
實(shí)施例41)稱取粘均分子量為500000的聚乳酸2g溶解于100ml甲基吡咯烷酮中；2)稱取β-環(huán)糊精0.5g溶解于10ml甲基吡咯烷酮中；3)將β-環(huán)糊精溶液加入到聚乳酸溶液中，混合，攪拌；4)將混合溶液加熱到70℃，150W的超聲波功率下，振蕩反應(yīng)2h；5)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻(冷卻至0℃)，采用超濾裝置脫除甲基吡咯烷酮溶劑和β-環(huán)糊精；6)產(chǎn)物冷凍干燥(冷凍干燥條件產(chǎn)品在低于0℃下預(yù)凍4h，置于凍干機(jī)凍干)，即可得到約0.25g呈塊狀的β-環(huán)糊精和聚乳酸包合物。
實(shí)施例51)稱取粘均分子量為100000的聚乳酸0.1g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；2)稱取γ-環(huán)糊精1g，溶解于100L甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到150℃，100W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)0.5h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的γ-環(huán)糊精；5)透析后溶液真空干燥，可得到約1.1g粉末狀的γ-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料。
實(shí)施例61)稱取粘均分子量為10000的聚乳酸800g，溶解于10L甲基吡咯烷酮中；2)稱取α-環(huán)糊精1000g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到120℃，200W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)12h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的α-環(huán)糊精；5)透析后溶液噴霧干燥，可得到呈粉末狀的1800gα-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料；6)干燥后產(chǎn)物加入水調(diào)成糊狀(改性聚乳酸濃度為0.01g/ml)，作為組織填充材料，用于軟組織填充材料或牙科材料。
實(shí)施例71)稱取粘均分子量為500000的聚乳酸50g溶解于1000ml甲基吡咯烷酮中；2)稱取β-環(huán)糊精5g溶解于1L甲基吡咯烷酮中；3)將β-環(huán)糊精溶液加入到聚乳酸溶液中，混合；
4)將混合溶液在持續(xù)攪拌下加熱到100℃，50W的超聲波功率下，振蕩反應(yīng)10h；5)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至4℃，采用超濾技術(shù)濃縮后，對(duì)水透析脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的β-環(huán)糊精；6)產(chǎn)物冷凍干燥(冷凍干燥條件產(chǎn)品在低于0℃下預(yù)凍2h，置于凍干機(jī)凍干)，即可得到約55g呈塊狀的β-環(huán)糊精和聚乳酸包合物；7)干燥后產(chǎn)物再用水混合(改性聚乳酸濃度為1g/ml)，調(diào)成糊狀，再經(jīng)冷凍干燥成型，即可作為組織工程支架材料。
實(shí)施例81)稱取粘均分子量為100000的聚乳酸0.5g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；2)稱取γ-環(huán)糊精1g，溶解于100L甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到110℃，100W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)6h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的γ-環(huán)糊精；5)透析后溶液真空干燥，可得到約1.5g粉末狀的γ-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料。
實(shí)施例91)稱取粘均分子量為10000的聚乳酸600g，溶解于10L甲基吡咯烷酮中；2)稱取α-環(huán)糊精1000g，溶解于1L甲基吡咯烷酮中；3)將上述兩溶液混合后，加熱到60℃，200W的超聲波功率條件下，振蕩反應(yīng)8h；4)將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，裝入透析袋對(duì)水透析(水量為樣品量的10倍以上，每半小時(shí)換水一次)10h，脫除甲基吡咯烷酮溶劑和未反應(yīng)的α-環(huán)糊精；5)透析后溶液噴霧干燥，可得到呈粉末狀的1600gα-環(huán)糊精和聚乳酸的包合物材料；6)干燥后產(chǎn)物加入水調(diào)成糊狀(改性聚乳酸濃度為0.1g/ml)，作為組織填充材料，用于軟組織填充材料或牙科材料。
如上所述，能較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種水溶性聚乳酸材料的制備方法，其制備方法包括如下步驟1)采用甲基吡咯烷酮為溶劑溶解聚乳酸，配成濃度為0.1g/l～200g/l的聚乳酸溶液；2)將適當(dāng)數(shù)量的環(huán)糊精溶解于甲基吡咯烷酮中，配成濃度為0.01g/l～1000g/l的環(huán)糊精溶液；3)將上述兩溶液混合，攪拌；4)上述混合物在持續(xù)攪拌下適當(dāng)加熱至40～150℃，超聲波振蕩條件下處理0.5～12h；5)混合物冷卻至4℃以下，超濾或?qū)λ肝鲋镣耆コ坞x的環(huán)糊精和溶劑；6)透析后的混合物干燥后即為水溶性聚乳酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述環(huán)糊精包括α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述透析后的混合物干燥方法采用冷凍干燥、噴霧干燥或真空干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法制備的水溶性聚乳酸材料。
5.權(quán)利要求4所述的水溶性聚乳酸材料在組織工程支架、組織填充材料中的應(yīng)用。
6.權(quán)利要求5所述的水溶性聚乳酸材料在軟組織填充材料或牙科材料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水溶性聚乳酸材料及其制備方法，其制備方法包括采用甲基吡咯烷酮為溶劑溶解聚乳酸配成聚乳酸溶液；將適當(dāng)數(shù)量的環(huán)糊精溶解于甲基吡咯烷酮中配成環(huán)糊精溶液；將上述兩溶液混合，攪拌；上述混合物在持續(xù)攪拌下適當(dāng)加熱，超聲波振蕩條件下處理；混合物冷卻，超濾或?qū)λ肝鲋镣耆コ坞x的環(huán)糊精和溶劑；透析后的混合物干燥后即為水溶性聚乳酸產(chǎn)品。還公開(kāi)了該水溶性聚乳酸材料在組織工程支架、組織填充材料等中的應(yīng)用。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；改性過(guò)程中不采用有毒、刺激性的溶劑或其它化學(xué)試劑；不改變聚乳酸的基本化學(xué)特性和體內(nèi)應(yīng)用特征且可提高其生物相容性。
文檔編號(hào)A61K6/087GK1757660SQ20051003666
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者謝德明, 楊凱聲 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)