摘 要

PGS是具有潜在价值的生物医学应用生物体材料，具有良好且可调节的机械性能，及优越生物相容性和可控降解并且弹性系数非常容易被调整，可以通过改变各种不同的参数如反应时间，反应温度，固化（热聚合）时间。但PGS的溶胀特别低，这成为PGS在组织工程应用上的一大缺陷。因此本文采用了与PEG进行嵌段聚合，得到两亲性嵌段共聚物来改善其水溶性，然后采用热聚合和光聚合两种交联方式对PEG-co-PGS预聚物进行聚合，得到不同网状弹性体材料。通过对两种情况进行了比较，所得结果对于聚酯类生物可降解弹性材料的进一步交联方式的改变具有重要的指导意义。论文主要研究了PGS与PEG共聚后，溶胀的变化以及交联程度的变化。研究结果表明：PGS与PEG聚合物的溶胀能发生很大的改变，但同时共聚物的交联程度也受到了PEG的比例的制约。本文的特色在于：使用光聚合和热聚合两种交联方法来研究PEG-co-PGS交联后材料的性能，比较了光聚合与热聚合两种方法所获得的弹性体材料的不同特性的差异。

关键词：PEG-co-PGS 弹性体；光聚合水凝胶；可降解生物材料

Abstract

PGS is potentially valuable biomedical applications of biological material, it has adjustable mechanical properties, and excellent biocompatibility controllable degradation rate and elasticity, it can be changed various parameters such as time of reaction, reaction temperature, curing (heat polymerization) time. But PGS swelling is particularly low, which become a problem in tissue engineering applications. This work used sebacic acid and glycerol block polymerization with PEG, get amphiphilic block copolymers to improve its water solubility, used thermal polymerization and Photo-polymer crosslinking in two ways to aggregate the PEG-co-PGS oligomer with different mesh elastic materials. Through a comparison of two situations, results for further polyester biodegradable elastomer cross-linked change has important significance. The thesis shows after PGS-co-PEG copolymer, swelling rate changes with the degree of cross-linking. Research results show that the PGS and the swelling of the PEG polymer has changed a lot, but degree of Crosslinking copolymer is also restricted by the PEG ratio. This feature of the work is: comparing photopolymerization and thermal polymerization methods to synthesis PEG-co-PGS crosslinked material, comparing the different characteristics of elastomer materials synthesized by photopolymerization and thermal polymerization.

Keywords：PEG-co-PGS elastomer; Photopolymerizable hydrogel；Biodegradable material

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文的研究背景与意义 1

1.1.1 生物可降解软弹性材料的现状与前景 1

1.1.2 组织修复水凝胶的研究与现状 2

1.1.3 两亲性嵌段共聚物的研究与现状 2

1.1.4 组织工程材料在临床医学上的应用 3

1.2 国内外文献的进展 3

第2章 材料与方法 4

2.1 实验仪器及试剂 4

2.2 预聚物的合成 5

2.2.1 干燥反应物 5

2.2.2 预聚物合成 5

2.3 PEG-co-PGS的光聚合 6

2.3.1 有机溶剂的干燥 6

2.3.2 预聚物纯化 6

2.3.3 预聚物的酰基化反应 7

2.3.4.产物的提取 7

2.3.5 紫外光聚合 8

2.4 热聚合 8

2.4.1 预聚物的热固化 8

2.4.2 热聚合弹性材料的溶胀测量 8

2.4.3 热聚合PEG-co-PGS的降解测量 9

2.5 核磁共振（NMR）测量 9

第3章 结果与讨论 11

3.1 PEG-co-PGS热聚合弹性材料的合成 11

3.2 60% PEG-co-PGS的热聚合弹性体材料的溶胀： 11

3.3 60% PEG-co-PGS的热聚合弹性体材料的降解 12

3.4 60% PEG-co-PGS预聚物的核磁共振 12

3.5 PEG-co-PGS的光聚合凝胶： 14

3.6 对PEG-co-PGS的光聚合水凝胶的改进 14

3.6.1 采用四氢呋喃作为有机溶剂 15

3.6.2 冰乙醚对酰基化产物提取的影响 15

3.7 温度对预聚物合成的影响 16

第4章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致谢 19

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景与意义

1.1.1 生物可降解软弹性材料的现状与前景

组织工程中的一个常见的策略是使用三维（3D）支架为适当的细胞生长和分化(解决了2D培养目前无法解决接触抑制，以及细胞分化的问题)。现有证据表明，具有三维立体的弹性支架材料有促进组织的形成并改善组织的愈合，并且逐步使应力从降解的弹性材料转移到新长出的组织。在过去十年中，合成可生物降解弹性体逐渐成为研究热门，研究人员已经研究各种各样的具有类似自然组织的机械性能的支架材料。目前可生物降解的热塑性生物材料，被普遍用在组织工程，例如正在使用聚乙交酯（PGA），聚乳酸（PLA）以及它们的共聚物，但却无法在软组织工程提供令人满意的表现，如硬度高，塑性变形及机械故障。聚（多元醇癸二酸酯）（PPS）作为相对较新的软的弹性体材料，其具有可调谐的机械性能并与那些软组织的机械性能相似，从而有望在软弹性材料类型的组织工程中的广泛应用。

生物医学弹性体根据聚合物来源可分为两类：天然存在的生物弹性体和化学合成的弹性体。合成的弹性体可进一步分为热塑性弹性体并根据所用的类型的'交联''的交联的弹性体。生物软弹性体材料在软组织中他们提供了一个天然的基板细胞附着，增殖和分化。胶原蛋白，明胶，血纤维蛋白和藻酸盐已经广泛用在组织工程研究中，几乎所有类型的、包括骨、软骨、皮肤、韧带、血管、心脏肌肉。尽管天然聚合物，如优势生物降解性和细胞生物相容性以及独特化学，物理和机械性能（例如非线性弹性），他们是受繁琐的纯化技术，加工变性和调节。此外，它们具有不可靠的机械性能和可变物理特性与蛋白质的来源不同的性质。从生物学和临床的观点来看，合成的弹性体应该既表现出的生物相容性和良好机械性能，以及兼容性天然细胞外基质蛋白。从聚合物角度来看，这些材料应能够大批量的合成，可以通过改变可实现可调谐特性合成方案和聚合物加工条件。为了满足这些标准，这些材料的设计应遵循一定的原则，包括：（1）在聚合物的酯键掺入链水解和酶，促进退化活动; （2）可调谐的弹性体的机械性能;及（3）使用无毒的单体可以被代谢或被排出体外。