本發明屬于醫用可降解高分子領域，特別涉及一種可用做組織工程支架材料的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體。
背景技術：
：近年來，高分子材料在醫療衛生領域中的應用越來越廣泛。在應用范圍拓展的同時也對材料提出了更高的要求。組織工程支架是人工組織修復中的重要基體材料，為細胞的生長和新組織的再生提供基體環境，因此理想的組織工程支架材料需要具備與修復組織相近的結構和性能，而且需要能夠在體內環境中隨著新組織的生成而逐步降解。人體中除骨和牙齒以外絕大多數組織均為軟組織，對軟組織的修復要求支架材料具有較低的模量和良好的彈性及韌性。然而目前所使用的可降解高分子材料多為聚酯型樹脂，例如：聚乳酸、聚己內酯、聚乙醇酸、聚乙丙交酯、聚羥基丁酸酯等。這些高分子材料由于大量酯鍵的存在分子鏈柔順性差，材料結晶度較高，模量較大，缺乏彈性。目前這些材料由于其良好的生物相容性，已經廣泛地應用于許多醫療器械和設施，以及用做組織工程支架材料。在組織工程支架的應用中這些材料往往被用做骨組織修復基體材料，雖然有研究報道采用聚酯型樹脂作為軟組織修復材料，但其性能仍無法仿生軟組織。近年來，熱塑性聚氨酯彈性體以其良好的彈性和韌性以及生物相容性在醫療衛生領域受到了廣泛重視，而作為組織工程支架材料，傳統聚氨酯具有不可降解的缺陷。介于該問題，許多研究者開發了多種可降解聚氨酯材料，然而這些材料多采用聚乳酸、聚己內酯等作為軟段，從而導致合成的可降解聚氨酯強度依然較高，且不具備回復性能，因而難以應用于動態組織的修復。因此，開發新型可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體具有迫切的市場需求和重要的實際意義。技術實現要素：本發明目的在于提供一種組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體具有較低的模量和良好的回復性能和降解能力，并且可通過靜電紡絲制備組織工程支架，且具有良好的細胞相容性。本發明目的還在于提供一種組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法。一種組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，包括如下步驟：(1)將聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯(pctc)三嵌段共聚物二元醇干燥至恒重，置于燒瓶中，添加無水溶劑，加熱充分溶解后，逐滴加入亞己基二異氰酸酯(hdi)和二月桂酸二丁基錫催化劑，繼續攪拌，反應得到聚氨酯預聚物；(2)將擴鏈劑溶解于無水溶劑后，緩慢加入聚氨酯預聚物中，繼續攪拌反應；反應結束后，反應產物在去離子水中析出，并在異丙醇中浸泡，除去未反應的單體及催化劑，干燥，得到所述組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體。進一步地，步驟(1)中，所述加熱溫度為60～80℃。進一步地，步驟(1)中，充分溶解后得到的溶液中，聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯三嵌段共聚物二元醇的質量濃度為50～80％。進一步地，步驟(1)中，所述聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯三嵌段共聚物二元醇與亞己基二異氰酸酯的摩爾比為1:2～5。進一步地，步驟(1)中，所述二月桂酸二丁基錫與聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯三嵌段共聚物二元醇的摩爾比為1％。進一步地，步驟(2)中，所述擴鏈劑為雙(2-羥乙基)對苯二甲酸酯(bet)。進一步地，步驟(2)中，所述擴鏈劑溶解于無水溶劑后得到的溶液中，擴鏈劑的質量濃度為10～50％。進一步地，步驟(2)中，所述擴鏈劑添加摩爾量為hdi與pctc摩爾量的差值，即擴鏈劑與pctc的摩爾比為1：1～4。進一步地，步驟(2)中，所述浸泡的時間為48小時以上。進一步地，步驟(1)、(2)中，所述反應的溫度為60～80℃，時間為2～5小時。進一步地，步驟(1)、(2)中，所述無水溶劑包括無水二甲基亞砜或無水二甲基甲酰胺。由上述任一項所述制備方法制得的一種組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體。與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：(1)本發明采用三嵌段共聚物作為聚氨酯軟段能夠抑制結晶，降低材料模量并提升其彈性；同時，采用可降解的擴鏈劑，能夠有效提高材料的降解速率；并通過調控軟段和硬段的比例，調控合成聚氨酯的機械性能和降解速率，從而適用于不同的軟組織應用。(2)本發明組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體具有良好的細胞相容性，可靜電紡絲制備組織工程支架，并用作多種軟組織修復的支架材料；(3)本發明組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體的合成工藝簡單，成本低，適合批量生產。附圖說明圖1為實施例1中制備的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體的核磁共振氫譜測試結果圖；圖2為實施例1中制備的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體的傅里葉變換紅外光譜測試結果圖；圖3為實施例1中制備的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體通過靜電紡絲制備的纖維結構組織工程支架的掃描電子顯微鏡(sem)圖；圖4為小鼠纖維細胞在實施例1中制備的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體紡絲的纖維支架上培養5天后的掃描電子顯微鏡(sem)圖；圖5為實施例1～4中合成的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體在磷酸緩沖液(pbs)中浸泡8周的降解性能測試結果圖；具體實施方式：以下結合具體實施例對本發明作進一步地闡述，但本發明不限于以下實施例。實施例1(1)將聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯(pctc)三嵌段共聚物二元醇干燥至恒重，置于燒瓶中，添加無水二甲基亞砜配制pctc的質量濃度為50％的溶液；升溫至60℃攪拌至充分溶解，逐滴加入與pctc摩爾比為1:2的亞己基二異氰酸酯(hdi)和1％的二月桂酸二丁基錫催化劑，60℃下繼續攪拌反應2小時，得到聚氨酯預聚物；(2)將與pctc等摩爾量的擴鏈劑雙(2-羥乙基)對苯二甲酸酯(bet)溶解于無水二甲基亞砜溶劑中配制bet的質量濃度為10％的溶液，將該溶液緩慢加入聚氨酯預聚物中，60℃下繼續攪拌反應2小時；(3)將反應產物在去離子水中析出，并在異丙醇內浸泡60小時以除去未反應的單體及催化劑；將反應產物充分干燥，得到所述組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體根據軟段、硬段及擴鏈劑的摩爾比命名為tpu(1:2:1)。制備的聚氨酯彈性體的核磁共振氫譜(1hnmr)測試結果如圖1所示，傅里葉變換紅外光譜(ftir)測試結果如圖2所示，結果顯示成功合成了聚氨酯彈性體且沒有未反應單體殘留。將合成的聚氨酯彈性體充分溶解于氯仿和二甲基甲酰胺的混合溶劑(v/v＝6:4)中配制30wt％的溶液，通過靜電紡絲收集纖維薄膜以制備聚氨酯組織工程支架。制備的纖維支架的掃描電子顯微鏡(sem)圖如圖3所示，結果顯示該材料能夠紡絲形成無珠粒的連續纖維結構。圖4為小鼠纖維細胞在紡絲的聚氨酯纖維支架上的培養5天后的的掃描電子顯微鏡(sem)圖，結果顯示小鼠纖維細胞可以在聚氨酯紡絲支架上良好地粘附生長，且呈現良好的細胞形態。實施例2(1)將聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯(pctc)三嵌段共聚物二元醇干燥至恒重，置于燒瓶中，添加無水二甲基亞砜配制pctc的質量濃度為80％的溶液；升溫至80℃攪拌至充分溶解，逐滴加入與pctc摩爾比為1:5的亞己基二異氰酸酯(hdi)和1％的二月桂酸二丁基錫催化劑，80℃下繼續攪拌反應5小時，得到聚氨酯預聚物；(2)將與pctc摩爾比為1:4的擴鏈劑雙(2-羥乙基)對苯二甲酸酯(bet)溶解于無水二甲基亞砜溶劑中配制bet的質量濃度為50％的溶液，將該溶液緩慢加入聚氨酯預聚物中，80℃下繼續攪拌反應5小時；(3)將反應產物在去離子水中析出，并在異丙醇內浸泡72小時以除去未反應的單體及催化劑；將反應產物充分干燥，得到所述組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體根據軟段、硬段及擴鏈劑摩爾比命名為tpu(1:5:4)。實施例3(1)將聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯(pctc)三嵌段共聚物二元醇干燥至恒重，置于燒瓶中，添加無水二甲基亞砜配制pctc的質量濃度為70％的溶液；升溫至70℃攪拌至充分溶解，逐滴加入與pctc摩爾比為1:3的亞己基二異氰酸酯(hdi)和1％的二月桂酸二丁基錫催化劑，70℃下繼續攪拌反應3小時，得到聚氨酯預聚物；(2)將與pctc摩爾比為1:2的擴鏈劑雙(2-羥乙基)對苯二甲酸酯(bet)溶解于無水二甲基亞砜溶劑中配制bet的質量濃度30％的溶液，將該溶液緩慢加入聚氨酯預聚物中，70℃下繼續攪拌反應3小時；(3)將反應產物在去離子水中析出，并在異丙醇內浸泡72小時以除去未反應的單體及催化劑；將反應產物充分干燥，得到所述組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體根據軟段、硬段及擴鏈劑摩爾比命名為tpu(1:3:2)。實施例4(1)將聚己內酯-聚四氫呋喃-聚己內酯(pctc)三嵌段共聚物二元醇干燥至恒重，置于燒瓶中，添加無水二甲基甲酰胺配制pctc的質量濃度為80％的溶液；升溫至70℃攪拌至充分溶解，逐滴加入與pctc摩爾比為1:4的亞己基二異氰酸酯(hdi)和1％的二月桂酸二丁基錫催化劑，70℃下繼續攪拌反應3小時，得到聚氨酯預聚物；(2)將與pctc摩爾比為1:3的擴鏈劑雙(2-羥乙基)對苯二甲酸酯(bet)溶解于無水二甲基甲酰胺溶劑中配制bet的質量濃度30％的溶液，將該溶液緩慢加入聚氨酯預聚物中，70℃下繼續攪拌反應3小時；(3)將反應產物在去離子水中析出，并在異丙醇內浸泡60小時以除去未反應的單體及催化劑；將反應產物充分干燥，得到所述組織工程用可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體根據軟段、硬段及擴鏈劑摩爾比命名為tpu(1:4:3)。將實施例1～4獲得的聚氨酯彈性體分別充分溶解于二甲基甲酰胺中配制10wt％的溶液，采用溶液澆注法制備聚氨酯薄膜用于力學性能和降解性能測試。力學性能測試結果見表1。表1實施例1～4獲得的聚氨酯彈性體的力學性能測試結果樣品楊氏模量(mpa)拉伸強度(mpa)斷裂伸長率(％)tpu(1:2:1)2.26±0.251.32±0.13729.53±86.5tpu(1:3:2)3.41±0.292.17±0.5720.42±44.53tpu(1:4:3)4.62±0.683.14±0.55709.1±72.13tpu(1:5:4)8.54±0.887.95±1.74604.32±66.08由表1可知，在合成的4組tpu中，隨著異氰酸酯和擴鏈劑含量的增加材料的模量和強度顯著增加，而材料的斷裂伸長率卻有所下降。因此可通過改變合成配方來調控材料的力學性能。將實施例1～4制備的可降解軟質熱塑性聚氨酯彈性體在磷酸緩沖液(pbs)中浸泡8周，降解性能的測試結果見圖5，由圖5可知合成的4組tpu可在pbs中緩慢降解，且降解速率隨著異氰酸酯和擴鏈劑含量的增加而提升，這主要是由可降解擴鏈劑bet導致的。當前第1頁12