新型生物可降解医用高分子材料_聚酸酐.docx

综述Ξ新型生物可降解医用高分子材料—聚酸酐杰ΞΞ傅卓仁禧范昌烈(武汉大学化学系,国家教委生物医用高分子材料开放实验室,武汉,430072)摘要综述了新型生物可降解医用高分子材料—聚酸酐的发展概况,包括聚酸酐的发展历史、分类、合成及应用,提出了今后研究方向。关键词聚酸酐,生物降解高分子,药物释放,控制释放中图分类号O631引言高分子材料在医学领域正得到愈来愈广泛的应用,它与工业高分子间最显著的差异是前者无生物毒性,即无致热、溶血、明显炎症、致畸、恶性肿瘤等副反应。医用高分子材料又可分为非生物降解型和生物降解型两类。可生物降解型聚合物是指在生物体内可经水解、酶解等过程,逐渐降解成低分子量化合物或单体,降解产物能被排出体外或能参加体内的正常代谢而消失,可广泛用于手术缝合线,人造皮肤、血管、骨固定及修复,药物控制释放及红血球载体等〔1〕。与非生物降解型聚合物材料相比,生物降解型具有更大的优点,它不需二次手术取出,是生物医用高分子材料发展的主流方向〔2〕。其原因有二,一是医学中需要一些暂时性的材料,如骨折内固定,药物控释等;其二是组织工程发展需要,即在一些合成材料上培养组织细胞,让其生长成组织器官,如软骨或骨〔3,4〕,肝〔5〕、血管〔6〕等,前者要求植入材料在创伤愈合或药物释放过程中生物可降解;后者要求在相当长时间内生物缓慢降解。生物可降解高分子材料很多,常见的合成高分子有聚酯类如聚乳酸等,聚酸酐是一类新的可生物降解高分子材料,由于其优良的生物相容性和表面溶蚀性,在医学领域正得到愈来愈广泛的应用〔7-9〕。关于聚酸酐的研究,可追溯到1909年,是由Bucher和Slade〔10〕首次合成的聚对苯二甲酸酐(PTA)和聚间苯二甲酸酐(PIPA):OOOOCδnαOCCδnαOCPTA,PIPA由于这类芳香族聚酸酐熔点太高,溶解性极低,因而没有得到应用。Ξ国家自然科学基金资助课题(编号06)。收稿日期:1997-08-26ΞΞ现工作单位为武汉工业大学材料学院新型生物可降解医用高分子材料—聚酸酐·303·到了30年代,Hill和Carothers〔11,12〕合成了一系列脂肪聚酸酐,以期代替一些聚酯、聚酰胺等,用于纺织行业,其中聚癸二酸酐(PSA)具有良好的成纤性能和机械性能〔13〕。但由于酸酐键的水解不稳定性,使它们很快失去强度和柔软性能。在50年代后期Conix〔14,15〕在芳香酸酐的主链上引人醚键和次甲基单元,得到具有结晶性、熔点较高、成纤成膜性能优良的芳香聚酸酐,其结构如下:OOCδnαOCRR=-O(CH2)mO-,-(CH2)m-为了克服芳香族聚酸酐PTA的高熔点及低溶解性、脂肪族聚酸酐的低熔点等不足之处,Yoda〔16〕将这二类单体二元酸按一定比例进行共聚,大大降低了芳香聚酸酐主链结构的规整性,从而降低了其结晶倾向,使共聚物熔点降至易于加工成型的范围。60年代初,Yoda合成了一系列不同聚酸酐,包括脂肪族〔17〕、芳香族〔17,18〕、杂环族〔19,20〕,含硫醚类〔21〕、聚酰胺酸酐〔22〕等。它们具有良好的成纤成膜性能,水解稳定性适中。尽管进行了众多的改性研究,但终因其水解不稳定性,而未得到商业上的应用,因此在60年代中期以后的十几年中,关于聚酸酐的报道极少。到了70年代末期,以美国麻省理工大学教授Langer为首的研究小组利用聚酸酐的不稳定性,开发出可生物降解的高分子材料,成功地用于药物控制释放领域,从此开创了聚酸酐研究和应用的新纪元。2聚酸酐的分类聚酸酐是单体通过酸酐键相连的聚合物,酸酐键具有水不稳定性,能水解成羧酸〔23〕(见图l)。OOOOR2αCR1CδxOαCCOδyDegradationbyhydrolysisofanhydridelinkageOOOOOOOOCOH+αCR1COCR2COδαCR1HOCR2COδH2OFig.1Structureanddegradatlonofthepolyanhydrides目前,已合成的聚酸酐种类很多,如脂肪族聚酸酐、芳香族聚酸酐、杂环族聚酸酐、聚酰酸酐、聚酰胺酸酐、聚氨酯酸酐及可交联聚酸酐等。以下介绍几种在药物释放中得到应用的重要聚酸酐。2.1聚[双(对羧基苯氧基)甲烷](CPM)]〔24〕。其结构见图首先用于药物释放的聚酸酐是聚[双(对羧基苯氧基)甲烷P2。其降解是通过聚合物园片在磷酸盐缓冲液(pH=7.4)中于37℃完成的。开始和最后降解很慢,中间约30天降解较快,并对模型药物—胆酸的释放进行了研究。这项研究成功地证明了聚酸酐作为药物控制释放材料的可能性。?1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.·304·傅杰卓仁禧范昌烈2.2聚[1.3