Page 127 - 《精细化工》2022年第8期
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第 8 期               王   亮，等:  热固化聚富马酸丙二醇酯/丙烯酸羟乙酯材料的制备与性能                                ·1627·


                 MC3T3-E1 demonstrated that the system materials displayed mild cell proliferation inhibition.
                 Key words: poly(propylene fumarate); thermo-curing; characterization; mechanical strength; biodegradability;
                 functional materials


                 聚富马酸丙二醇酯（PPF）是目前最具有应用                         学强度及降解性能，探究其应用于医用骨黏合剂材
            潜力的一种可注射、原位交联及可降解吸收的新型                             料的潜在可行性。
            骨科生物医用材料         [1-2] 。首先，PPF 具有良好的生物
                   [3]
                             [4]
            相容性 和无毒性 ，作为一种聚酯材料在体内可以                            1   实验部分
            逐渐降解，降解产物可通过正常的新陈代谢排出体                             1.1   试剂与仪器
              [5]
            外 ；其次，PPF 基交联固化体具有较高的机械强                               富马酸二乙酯、1,2-丙二醇、丙烯酸羟乙酯，
              [6]
            度 ，高于现有医学临床上广泛使用的聚甲基丙烯                             AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；ZnCl 2 、
                         [7]
            酸甲酯骨水泥 及磷酸钙骨水泥的相应力学强度，
                                                               无水 Na 2 SO 4 ，AR，国药集团化学试剂有限公司；
            在承力骨缺损修复方面展现出良好的应用潜力；此
                                                               对苯二酚，AR，天津市科密欧化学试剂有限公司；
            外，PPF 与交联剂可在低温热效应或者低强度紫外
                                                               过氧化苯甲酰（AR）、氘代氯仿（GC），北京百灵
            光照射等对人体组织作用较温和的条件下发生交联
                 [7]
            固化 。可见，较之临床上广泛使用的聚甲基丙烯                             威科技有限公司；二氯甲烷，AR，天津市富宇化学
                                                               试剂有限公司；alpha-MEM 培养基、磷酸盐缓冲液
            酸甲酯骨水泥，PPF 更适宜于体内应用。
                                                               （PBS，pH 7.2~7.4），BR，美国 HyClone 公司；胰
                 目前，临床上常用的磷酸钙骨黏合剂具有良好
                                 [8]
            的细胞相容性且无毒性 ，是由过饱和结晶得到，                             蛋白酶-EDTA 消化液，BR，北京索莱宝科技有限公
                                                               司；苯酚，AR，西格玛奥德里奇（上海）贸易有
            其反应过程中放出的热量较低，粘接强度较高，降
                                                               限公司；MC3T3-E1 小鼠颅顶前骨细胞，中国科学
            解和吸收过程均较缓慢，具有一定的骨传导性，但
                                                               院上海生命科学研究院细胞资源中心；去离子水，
            磷酸钙骨黏合剂材料很脆弱，且与骨的黏附性较差，
            在手术过后手术部位容易受到感染                 [9-11] 。聚甲基丙       自制。
                                                                   Nicolet Is 50 型傅里叶变换红外光谱仪、Hepa
            烯酸甲酯是最常用的可注射骨水泥，是由聚甲基丙
                                                               class 100 型细胞培养箱，美国赛默飞世尔科技公司；
            烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯单体组成，两种组分混
                                                               Advance  Ⅲ 400 型核磁共振波谱仪，瑞士 Bruker
            合后发生反应，释放出有毒性的单体和较高的热量，
            具有较高粘接强度和交联温度，较差的吸收能力、                             公司；Netzsch STA449 F3 型热分析仪，德国耐驰公
            生物降解性及生物相容性，手术使用后人体易出现                             司；PHS-3E 型数显酸度计，上海雷磁仪器厂；
            轻度的炎症反应        [12] 。α-氰基丙烯酸酯类黏合剂通常                JGW-360A 型全自动视频接触角测试仪，承德科承
            是由聚合反应制备得到，反应过程中释放出较大的                             试验机厂；TM2101-T 型拉伸试验机，上海日芯电
            热量，其粘接强度较高，但生物相容性差、降解速                             子科技有限公司； Fluostar optima 型多功能酶标仪，
            率缓慢、无骨传导性，植入后会发生异物反应                      [12] 。   德国 BMG Labtech 公司。
            因此，选择一种可降解、高强韧、易固化且具良好                             1.2    方法
            生物相容性等的优良材料体系，并对其理化性能、                                 PPF 的合成路线见图 1a。准确称取 43.05 g
            体内外生物相容性等进行相应评价与研究，是开发                             （0.25 mol）富马酸二乙酯和 57.08 g（0.75 mol）1，
            新型骨黏合剂并发挥其临床应用潜力的基础。课题                             2-丙二醇于反应釜中，通入高纯 N 2 和回流冷凝水，
            组前期探究了聚富马酸丁二醇酯和乙烯基吡咯烷酮                             搅拌速度 150 r/min，然后加入 0.3408 g ZnCl 2 和
            的交联固化程度，考察了固化工艺参数对固化反应                             0.0551 g 对苯二酚，此时将搅拌速度提高至 350
            的影响，并获得了聚富马酸丁二醇酯及其交联体系                             r/min。具体升温如下：110  ℃保持 0.5 h；120  ℃保
            可靠的固化工艺        [13] ，但未对复合材料的性能作进一                 持 0.5 h，140 ℃反应 18 h。待反应结束后，冷却至
            步研究。此外，KLIMISCH 等          [14] 报道了乙烯基吡咯           室温，再次向反应釜中加入 0.3408 g ZnCl 2 和 0.0551
            烷酮不仅对皮肤和黏膜具有刺激性，还具有肝毒性，                            g 对苯二酚，搅拌速度调至 350 r/min，加热升温至
            能影响某些外周血参数。                                        100  ℃，保持恒温 0.5 h。停止通入 N 2 ，开启抽真空
                 基于此，本文拟采用两步法合成聚富马酸丙二                          系统，使体系的压强降至 665 Pa。反应体系继续加
            醇酯（PPF），并利用热固化手段来制备 PPF 基复合                        热升温反应，具体如下：110  ℃保持 0.5 h；120  ℃
                                           1
            材料（体系材料），利用 FTIR 和 HNMR 对产物进                       保持 0.5 h；130  ℃保持 8 h。反应结束得到淡黄色
            行表征，测试体系材料的热稳定性能、润湿性、力                             的 PPF，产率 71.08%。
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