CN101402736A - 可生物降解的不饱和聚磷酸酯及其制备与应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可生物降解的含有磷酸酯和富马酸酯键的不饱和聚磷酸酯，并揭示了本发明聚磷酸酯的制备方法和作为药物缓释制剂直接注入到治疗部位与作为硬组织修复填充材料的应用方法。聚磷酸酯与交联的乙烯基单体、能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂或光引发剂以及生物活性药物组成的混合物，具有较好的药物缓释效果，无毒副作用。作为修复骨组织缺损的材料，能够促进新骨的形成，材料还可逐渐降解，最终完全被新骨代替。具有良好的生物相容性，无明显的炎症反应和致畸作用。

Description

可生物降解的不饱和聚磷酸酯及其制备与应用方法

技术领域

本发明涉及一种可生物降解的不饱和聚磷酸酯及其制备与应用方法，尤其涉及的是聚合物骨架中同时含有磷酸酯和富马酸酯键的不饱和聚酸酯及其制备与应用方法。

技术背景

用于骨缺损的治疗以及药物释放体系的生物医用高分子材料，首要条件是具有良好的生物相容性，其中包括聚合物本身以及降解产物都应对机体无毒无致畸作用。可降解生物医用高分子用于植入医疗装置以及药物释放体系，可以在装置完成既定功能后，通过水解或酶解作用分解成小分子及碎片，最终被机体所吸收或排出体外，免除了需二次手术取出所带来的痛苦。

聚磷酸酯由于其结构上类似于磷壁酸，因此具有良好的生物相容性，同时分子结构中的磷酸酯键可水解和酶解，使得这一类聚合物在生理条件下可降解。相对与其他可生物降解高分子，聚磷酸酯另一个重要特性是其官能侧基的可修饰性，药物分子和生物活性分子可以通过侧基化学键合到高分子上，这些药物在生理条件下又可以通过水解释放出来。此外侧基的改变还可以导致聚合物的溶解性、玻璃化转变温度等物理性质的改变，以适应不同的应用需要。聚磷酸酯在生物医学领域的应用主要包括组织工程材料、药物控释材料、基因载体等。这一类聚合物一般为磷酸酯与其他单体的共聚物，例如：毛海泉等(专利CN1256700A)合成的对苯二甲酸酯-磷酸酯共聚物；卓仁禧等(中国科学B辑，2002，32(6)：486)合成的磷酸酯-碳酸酯共聚物；Leong等(美国专利US5176907)合成的氨基甲酸酯-磷酸酯共聚物；党文兵等(专利CN1337878A)制备的脂族基或对苯二甲酸酯基的磷酸酯共聚物；赵中等(CN101125916A)制备的乳酸或乙醇酸的磷酸酯共聚物。这些聚磷酸酯应用于药物缓释体系以及骨修复材料时，需要预先制备成一定形状后再通过手术植入到体内，给患者带来很大的痛苦，特别是用作骨修复材料时，对不规则形状的骨缺损的填充尤为不便，给临床使用带来困难。

本发明设计合成一种新型不饱和聚磷酸酯，以其为主要成份的骨修复材料和药物缓释体系室温下具有可注射性能，可通过微创手术将其植入到体内。这一不饱和聚磷酸酯及以其为基础的可注射骨修复材料与药物缓释体系尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有的聚磷酸酯材料需通过预先体外成型的缺点，同时解决现有材料对形状不规则骨缺损的填充修复较困难的缺陷，提供了一种生物可降解的不饱和聚磷酸酯及其制备与应用方法。

本发明的可生物降解的不饱和聚磷酸酯，其结构通式如下：

其中R是H或下列基团之一：烷氧基、脂肪族的仲氨基、苯氧基或苯氨基；

M₁为亚乙基或亚丙基；

M₂为下列基团之一：亚乙基、亚丙基、亚异丙基、1，2-二甲基亚乙基、2-甲基-亚丙基、亚叔丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、2，2-二甲基亚丙基、亚辛基，亚苯基、亚苄基、亚萘基和亚菲基，亚吡咯基、亚呋喃基、亚噻酚基、亚吡啶基、亚嘧啶基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基；

x≥1，y≥0；n一般在1～5000之间。

上述R所说的烷氧基是：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基或叔丁氧基；

脂肪族的仲氨基是：甲氨基、乙氨基、丙氨基、异丙氨基、正丁氨基或叔丁氨基。

本发明的可生物降解的不饱和聚磷酸酯的制备方法如下：

(1)反应物II的制备

反应物II结构式如下，其中M₁为亚乙基或亚丙基；

将富马酸与环氧丙烷或环氧乙烷以摩尔比1.0∶1.0～1.0∶1.5和催化剂同时加入到压力反应釜中，催化剂为下列化合物之一：吡啶、吡咯、三乙胺、三乙醇胺、四丁基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵；催化剂的用量与富马酸用量的摩尔百分比为：0.1％～5％；控温40℃～80℃搅拌反应，待釜内压力逐渐下降到0.1MPa～0.25MPa时，继续升温至80℃～110℃，保持此温度反应0.5～2小时；反应完成后，常压蒸馏去除未反应的环氧丙烷或环氧乙烷，即得反应物II；

(2)不饱和聚磷酸酯的制备

首先将反应物II与二醇化合物按摩尔比x/y＝1/0～1000溶于惰性溶剂后加入到反应器内，开动搅拌器加入缚酸剂，缚酸剂用量为(x+y)～10(x+y)摩尔；将x+y摩尔的二氯代磷酸酯溶于惰性溶剂中，缓慢滴加到冷却的上述反应混合物中，低温或室温下反应0.01～2小时，再升温回流0.5～36小时；反应结束后，冷却至室温，过滤除去反应中生成的盐。减压蒸馏除去溶剂，将产物溶于非水性溶剂如乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷等中，碱性水洗，再水洗至中性；有机层干燥后，快速搅拌下滴入非溶剂如石油醚、环己烷、液体石蜡中，沉淀出聚合物，沉淀过程可重复多次。最后真空干燥除去有机溶剂得到结构式为I的不饱和聚磷酸酯。

上述所说的二醇化合物的结构式如下，其中M₂与化合物I定义相同。

HO-M₂-OH

M₂为下列基团之一：亚乙基、亚丙基、亚异丙基、1，2-二甲基亚乙基、2-甲基-亚丙基、亚叔丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、2，2-二甲基亚丙基、亚辛基，亚苯基、亚苄基、亚萘基和亚菲基，亚吡咯基、亚呋喃基、亚噻酚基、亚吡啶基、亚嘧啶基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基；

上述所说的二氯代磷酸酯结构式如下：

其中R与化合物I定义相同。

R是H或下列基团之一：烷氧基、脂肪族的仲氨基、苯氧基或苯氨基；烷氧基是：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基或叔丁氧基；脂肪族的仲氨基是：甲氨基、乙氨基、丙氨基、异丙氨基、正丁氨基或叔丁氨基。

上述所说的缚酸剂为能够吸收副产物氯化氢的化合物，是：三乙胺、三甲胺、苯胺、吡啶、氨基吡啶、4-二甲氨基吡啶。

上述所说的惰性溶剂是：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷。

本发明的可生物降解的不饱和聚磷酸酯作为药物缓释制剂直接注入到治疗部位的应用方法：

将以下各组分：①式I所示结构的不饱和聚磷酸酯；②可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体，占药物缓释体系总质量的5～95％；③能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂或光引发剂，占药物缓释体系总质量的0.05～5％；④生物活性药物，占释放体系总质量的0.1～95％，混合成均匀流体组合物，将该流体组合物直接填充或用注射器注入到治疗部位。利用体温引发聚合物的交联，原位固化形成药物缓释体系；或利用光直接透过皮肤肌肉等组织或将光经由光纤引入到治疗部位引发聚合物的光交联固化。

上述②组分所说的可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体是：N-乙烯基吡咯烷酮，苯乙烯，二乙烯基苯；丙烯酸酯类：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯；富马酸酯类：富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二(2-羟丙基)酯；马来酸酯类，包括马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二(2-羟丙)酯；衣康酸酯类：衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丙酯；丙烯酰胺类：丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺；聚乙二醇酯类：丙烯酸聚乙二醇酯；甲基丙烯酸聚乙二醇酯。

上述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂是：偶氮类引发剂：偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈；有机过氧类：过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯；无机过氧类引发剂：过硫酸钾、过硫酸铵；氧化-还原类引发剂：氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯，还原剂为Fe²⁺、Cu⁺、NaHSO₃、Na₂S₂O₃、三乙醇胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、草酸、葡萄糖、环烷酸钴。

上述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基光引发剂是：偶氮二异丁腈、甲基乙烯基酮、安息香、二苯甲酮、荧光素、曙红、安息香乙醚、2，2-二乙氧基苯乙酮、樟脑醌、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-4’-甲硫基-2-吗啉基苯丙酮、2，4-二乙基噻唑酮。

上述所说的④生物活性物质是：抗感染药：阿莫西林、头孢曲松、头孢呋辛酯、西司他丁、头孢他啶、莫匹罗星、氯霉素、氯林可霉素、四环素、庆大霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、克霉唑、氟康唑、特比萘芬、伊曲康唑、司他夫定、酮康唑、阿齐霉素、克拉霉素、红霉素、氨曲南、亚胺培南、异烟肼、利福平、氯喹、乙胺嘧啶、氨苯砜、阿托夸酮、阿昔洛韦、茚地那韦、拉米夫定、奈非那韦、伐昔洛韦、甘昔洛韦；抗肿瘤剂：卡铂、顺铂、卡氮芥、甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、吉西他滨、性瑞林、亮丙瑞林、他莫昔芬、阿地白介素、紫杉醇、白介素-2、干扰素α、维A酸、博来霉素、放线菌素D、柔红霉素、阿霉素、丝裂霉素、长春碱或长春新碱；治疗糖尿病药物：甲福明、人胰岛素、曲格列酮、阿卡波糖、格列吡嗪、格列美脲、伏格列波糖、赖脯胰岛素、格列本脲、罗格列酮等；生物制剂：转化生长因子-β(TGF-β)、成纤维细胞生长因子(FGF)、神经生长因子(NGF)、肿瘤坏死因子-α和β、生长激素释放因子、肝细胞生长因子(HGF)、胰岛素生长因子(IGF)、骨形态形成蛋白1～7(BMP1～7)、降钙素。

本发明的可生物降解的不饱和聚磷酸酯作为硬组织修复填充材料的应用方法：

将以下各组分：①有式I所示结构的不饱和聚磷酸酯；②可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体，占骨缺损修复填充材料体系总质量的5～95％；③能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂或光引发剂，占骨缺损修复填充材料体系总质量的0.05～5％；④无机组分，占骨缺损修复填充材料体系总质量的0～95％。⑤致孔剂，致孔剂用量占总重的0～90％，混合成均匀流体组合物，将该流体组合物直接填充或用注射器注入到治疗部位。利用体温引发聚合物的交联，原位固化填充硬组织缺损；或利用光直接透过皮肤肌肉等组织或将光经由光纤引入到填充部位引发聚合物的光交联固化。

上述②组分所说的可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体是：N-乙烯基吡咯烷酮，苯乙烯，二乙烯基苯；丙烯酸酯类：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯；富马酸酯类：富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二(2-羟丙基)酯；马来酸酯类，包括马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二(2-羟丙)酯；衣康酸酯类：衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丙酯；丙烯酰胺类：丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺；聚乙二醇酯类：丙烯酸聚乙二醇酯；甲基丙烯酸聚乙二醇酯。

上述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂是：偶氮类引发剂：偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈；有机过氧类：过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯；无机过氧类引发剂：过硫酸钾、过硫酸铵；氧化-还原类引发剂：氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯，还原剂为Fe²⁺、Cu⁺、NaHSO₃、Na₂S₂O₃、三乙醇胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、草酸、葡萄糖、环烷酸钴；

上述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基光引发剂是：偶氮二异丁腈、甲基乙烯基酮、安息香、二苯甲酮、荧光素、曙红、安息香乙醚、2，2-二乙氧基苯乙酮、樟脑醌、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-4’-甲硫基-2-吗啉基苯丙酮、2，4-二乙基噻唑酮。

所述④组分所说的无机组分是：钙盐：羟基磷灰石、缺钙型羟基磷灰石、α-磷酸钙、β-磷酸钙、磷酸四钙、磷酸氢钙、二水磷酸氢钙、磷酸八钙、五水磷酸八钙、磷酸二氢钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、氯化钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、硬脂酸钙、柠檬酸三钙、乳酸葡萄糖酸钙、草酸钙、无水硫酸钙、半水硫酸钙、二水硫酸钙或硅酸钙；磷酸盐：上述的磷酸钙盐、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸铵、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵；

所述⑤组分所说的致孔剂为具有一定粒径，具有水溶性的以下物质：氯化钠、葡萄糖、甘露糖、木糖醇、蔗糖、氯化钾、聚乙二醇、二甘醇、氯化钙或碳酸钠。

用于硬组织如骨、牙的粘合可采取上述方法，将具有流动性的组合物注射到裂缝内部，引发原位交联反应后，起到粘合作用。也可采用常规的手术方法，将需粘合的表面处理后，涂布聚磷酸酯的组合物，室温下发生交联固化反应，起到粘合作用。

本发明组合物作为硬组织修复填充材料使用时，也可在体外预先成型，制备成所需形状和尺寸的植入物，成型的方法很多例如可将组合物混合后，浇注到模具中，利用热或光引发其聚合交联形成固定形状的制品；也可在预先交联形成一定形状后再进行切割得到所需形状的制品。通过这些方法可形成几乎任何形状和尺寸的植入体系，例如可植入的柱、片、棒以及微球等。

本发明组合物中还可加入前述的生物活性物质，在新骨的生长过程中，聚合物材料逐渐降解，所负载的生物活性物质缓慢释放出来，在修复骨缺损的同时达到治疗作用。

本发明的聚合物也可以制成结构形医用装置，例如植入物、生物心室分离器、可降解织物用层压体、生物降解性缝线、皮肤敷料、防粘连膜或用于其他植入装置上的外膜等。

本发明聚磷酸酯的组合物具有较好的药物缓释效果，无毒副作用。利用本发明聚磷酸酯的组合物修复骨组织缺损，能够促进新骨的形成，在新骨的形成过程中，材料逐渐降解，最终完全被新骨代替。材料具有良好的生物相容性，无明显的炎症反应和致畸作用。

附图说明：

图1：不饱和聚磷酸酯的红外光谱图

横坐标为波数(cm^-1)，纵坐标为透过率。

图2：不饱和聚磷酸酯的¹H-NMR谱图

图3：不饱和聚磷酸酯的¹³C-NMR谱图

图4：不饱和聚磷酸酯的³¹P-NMR谱图

图5：聚合物的分子量与回流时间关系

横坐标为回流时间(小时)，纵坐标为聚合物分子量(g/mol)

●表示重均分子量，▲表示数均分子量。

图6：不同分子量聚磷酸酯的示差量热扫描(DSC)曲线

横坐标为温度(℃)，纵坐标为热流(mW)

●：分子量为5960g/mol，Tg＝-13.24℃；

▲：分子量为4040g/mol，Tg＝-32.86℃；

■：分子量为3200g/mol，Tg＝-33.52℃。

图7：环丙沙星的控制释放

横坐标为释放时间(小时)，纵坐标为累计释放百分率(％)

▲：W环丙沙星/P(BPGF-EDP)＝0.05/1.0(g/g)；

●：W环丙沙星/P(BPGF-EDP)＝0.20/1.0(g/g)。

图8：四环素的药物控制释放

横坐标为释放时间(小时)，纵坐标为累计释放百分率(％)

■：W四环素/P(BPGF-EDP)＝0.085/1.0(g/g)；

▲：W四环素/P(BPGF-EDP)＝0.26/1.0(g/g)；

●：W四环素/P(BPGF-EDP)＝0.43/1.0(g/g)。

图9：骨缺损填充材料的压缩强度随致孔剂用量的变化关系

横坐标为NaCl相对于不饱和聚磷酸酯的用量(g/g)，纵坐标为压缩强度(MPa)

图10：骨缺损填充材料的压缩模量随致孔剂用量的变化关系

横坐标为NaCl相对于不饱和聚磷酸酯的用量(g/g)，纵坐标为压缩模量(MPa)

图11：骨缺损填充材料的压缩模量随无机填料用量的变化关系

横坐标为β-TCP相对于不饱和聚磷酸酯的用量(g/g)，纵坐标为压缩强度(MPa)

图12：骨缺损填充材料的压缩模量随无机填料用量的变化关系

横坐标为β-TCP相对于不饱和聚磷酸酯的用量(g/g)，纵坐标为压缩模量(MPa)

具体实施方式

实施例1：不饱和聚磷酸酯——P(BPGF-EDP)的合成

在反应釜中加入富马酸116.07克(1.0mol)，环氧丙烷63.89克(1.1mol)和吡啶0.79克(0.01mol)，用氮气置换出釜内空气，升高温度至40℃搅拌反应，在此条件下反应大约8小时，反应釜中的压力降至0.12MPa，升温至90℃，继续反应1小时后蒸出过量的环氧丙烷，得到淡黄色油状富马酸二(1，2-丙二醇)酯。

92.9g(0.4mol)富马酸二(1，2-丙二醇)酯(BPGF)溶于1500ml干燥二氯甲烷中，加入到反应瓶中，开动搅拌，加入三乙胺89.0g(0.88mol)，氮气保护。反应瓶置冰水浴中，快速搅拌下，慢慢滴加溶于200ml二氯甲烷的二氯磷酸乙酯(EDP)65.2g(0.40mol)，滴加时间约1h，滴加完后升温回流，回流一定时间，冷却后分别用2mol.L^-1的盐酸及稀氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩，二氯甲烷-无水乙醚重沉淀三次，真空干燥得深黄色粘稠聚合物，产率83％

不饱和聚磷酸酯的结构由FTIR(图1)以及¹H-NMR(图2)、¹³C-NMR(图3)、³¹P-NMR(图4)确定。

分子量用GPC来确定，在反应物等摩尔反应下，回流反应时间在1～18h时，聚合物数均分子量为630～5330，重均分子量为1180～5960。聚合物的分子量与回流时间关系见图5。

实施例2：不饱和聚磷酸酯——P(BEGF-EDP)的合成

在反应釜中加入富马酸116.07克(1.0mol)和吡啶0.79克(0.01mol)，用氮气置换出釜内空气，加入环氧乙烷48.4克(1.1mol)，升高温度至40℃搅拌反应，在此条件下反应大约8小时，反应釜中的压力降至0.28MPa，升温至90℃，继续反应1小时后蒸出过量的环氧乙烷，得到淡黄色油状富马酸二(1，2-乙二醇)酯。

81.0g(0.4mol)富马酸二(1，2-乙二醇)酯(BPGF)溶于1500ml干燥二氯甲烷中，加入到反应瓶中，开动搅拌，加入三乙胺89.0g(0.88mol)，氮气保护。反应瓶置冰水浴中，快速搅拌下，慢慢滴加溶于200ml二氯甲烷的二氯磷酸乙酯(EDP)65.2g(0.40mol)，滴加时间约1h，滴加完后升温回流，回流一定时间，冷却后分别用2mol.L^-1的盐酸及稀氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩，二氯甲烷-无水乙醚重沉淀三次，真空干燥得深黄色粘稠聚合物，产率78％

实施例3：富马酸二(1，2-丙二醇)酯——二氯磷酸苯酯聚合物的合成

除用二氯磷酸苯酯单体代替二氯磷酸乙酯单体以外，采用实施例1描述的合成与分离方法制备富马酸二(1，2-丙二醇)酯-二氯磷酸苯酯聚合物。

实施例4：P(EDP-BPGF/PEO400，1/1)共聚物的合成

在反应釜中加入富马酸116.07克(1.0mol)，环氧丙烷63.89克(1.1mol)和吡啶0.79克(0.01mol)，用氮气置换出釜内空气，升高温度至40℃搅拌反应，在此条件下反应大约8小时，反应釜中的压力降至0.12MPa，升温至90℃，继续反应1小时后蒸出过量的环氧丙烷，得到淡黄色油状富马酸二(1，2-丙二醇)酯。

46.45g(0.2mol)BPGF以及74.91g(0.2mol)聚乙二醇-400溶于1500ml干燥二氯甲烷中，加入到反应瓶中，开动搅拌，加入三乙胺89.0g(0.88mol)，氮气保护。反应瓶置冰水浴中，快速搅拌下，慢慢滴加溶于200ml二氯甲烷的二氯磷酸乙酯(EDP)65.2g(0.40mol)，滴加时间约1h，滴加完后升温回流，回流18时间，冷却后滤出三乙胺的盐酸盐，二氯甲烷-无水乙醚重沉淀三次，真空干燥得深黄色粘稠聚合物，产率87％。GPC测定聚合物重均分子量7760。

实施例5：P(EDP-BPGF/PEO400，1/2)共聚物的合成

除改变BPGF和PEO投料量分别为30.9g(0.133mol)和99.51g(0.133mol)外，采用实施例4描述的合成与分离方法制备(EDP-BPGF/PEO400，1/2)共聚物，GPC测定重均分子量9650。

实施例6：P(EDP-BPGF/PEO600，1/1)共聚物的合成

除将74.91g聚乙二醇400改成102.25g聚乙二醇600外，采用实施例4描述的合成与分离方法制备(EDP-BPGF/PEO600，1/1)共聚物，GPC测定重均分子量为8490。

实施例7：不同分子量可交联聚磷酸酯均聚物的玻璃化转变温度

利用差示扫描量热法测定了三种分子量的可交联聚磷酸酯的玻璃化转变温度，图6为三种聚合物的DSC曲线。

实施例8：聚合物的溶解性

测定本发明所合成的聚合物的溶解性，结果见下表：

实施例9：交联性能

取1.0g的P(BPGF-EDP)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)混合，加入引发剂N，N-二甲基对甲苯胺(DMA)和过氧化苯甲酰(BPO)，混合均匀。在37℃下测定固化时间(t)以及最高交联温度(T_MAX)，结果见下表：

实施例10：含环丙沙星聚磷酸酯组合物的制备及体外释放

取1.0g的P(BPGF-EDP)与0.7gN-乙烯基吡咯烷酮以及环丙沙星混合，用0.003g过氧化苯甲酰和0.001g N，N-二甲基对甲苯胺引发交联反应，37℃下恒温固化，测定磷酸盐缓冲液中的药物释放速度。该体系具有较好的缓释性能。其释放速度曲线如图7。

实施例11：含四环素聚磷酸酯组合物的制备及体外释放

取1.0g的P(BPGF-EDP)与0.7gN-乙烯基吡咯烷酮以及四环素混合，用0.003g过氧化苯甲酰和0.001g N，N-二甲基对甲苯胺引发交联反应，37℃下恒温固化，测定磷酸盐缓冲液中的药物释放速度。该体系具有较好的缓释性能，其释放速度曲线如图8。

实施例12：含5-氟尿嘧啶抗肿瘤药物聚磷酸酯组合物的制备与抑瘤作用

取0.1g的P(BPGF-EDP)与0.07g N-乙烯基吡咯烷酮以及0.05g 5-氟尿嘧啶混合，加入0.001g过氧化苯甲酰和0.0005g N，N-二甲基对甲苯胺混合均匀，转移到注射器。以大白鼠为试验对象，将2×10⁵肝肿瘤细胞注射于其季肋部，待肿瘤生长三周后，将上述组合物注射入瘤内，约15分钟固化。治疗30天后观察肿瘤大小，结果表明该组合物对肝肿瘤癌细胞生长具有明显的抑制作用。

实施例13：含紫杉醇抗肿瘤药物聚磷酸酯组合物的制备与抑瘤作用

取0.1g的P(BPGF-EDP)与0.07g N-乙烯基吡咯烷酮以及0.05g紫杉醇混合，加入0.001g过氧化苯甲酰和0.0005g N，N-二甲基对甲苯胺混合均匀，转移到注射器。以大白鼠为试验对象，将2×10⁵肝肿瘤细胞注射于其季肋部，待肿瘤生长三周后，将上述组合物注射入瘤内，约15分钟固化。治疗30天后观察肿瘤大小，结果表明该组合物对肝肿瘤癌细胞生长具有明显的抑制作用。

实施例14：硬组织修复填充材料的制备

取一定量的P(BPGF-EDP)不饱和聚磷酸酯(Mw＝5960g/mol，)溶于交联剂N-乙烯基吡咯烷酮中，加入β-磷酸钙(β-TCP)，氯化钠(NaCl，粒径100～200μm)混合均匀后，加入BPO-DMA溶解，充分搅匀后迅速注入聚四氟乙烯模具中(Φ6mm×12mm)，于37℃恒温固化24小时，各组分用量见下表。

试样完全固化后在电子万能试验机上测定试样的压缩强度，试样力学性能随致孔剂的含量变化如图9和图10，试样力学性能随无机填料β-TCP的含量的变化如图11和图12。试样压缩强度接近松质骨的强度，适合用作骨组织修复材料。

实施例15：硬组织黏合剂的粘度

将1.0g P(BPGF-EDP)溶于0.7g NVP中，加入β-TCP混合均匀，配置成浆料，用锥板粘度计CAP2000+(美国Brookfield公司)室温25℃下测定浆料的粘度，其粘度均在60Pa.s以下，适合用于注射。β-TCP的含量的增加导致浆料粘度上升，如图9。

实施例16：

取1g P(BPGF-EDP)不饱和聚磷酸酯(Mw＝5960g/mol，)，与0.7g交联剂NVP混合，加入0.8g β-磷酸钙，0.5g氯化钠(粒径100～200μm)混合均匀后，加入0.003g过氧化苯甲酰和0.001gN，N-二甲基对甲苯胺，充分搅匀后加入到注射器中，通过注射器将组合物注射到兔股骨缺损处，约15分钟固化成型。植入后未见化脓和异常渗出，生物相容性好。术后90天碱性磷酸酶回复正常水平，材料植入2周后表层降解，材料内部可见新骨形成，3个月后材料降解和新骨替代非常明显，12个月后材料基本完全降解并被新骨替代。

实施例17：

取1g P(BPGF-EDP)不饱和聚磷酸酯(Mw＝1720g/mol，)，与0.7g交联剂NVP混合，加入0.6g羟基磷灰石，0.7g氯化钠(粒径100～200μm)混合均匀后，加入0.003g过氧化苯甲酰和0.001g N，N-二甲基对甲苯胺，充分搅匀后加入到注射器中，通过注射器将组合物注射到兔股骨缺损处，约15分钟固化成型。植入后未见化脓和异常渗出，生物相容性好。术后90天碱性磷酸酶回复正常水平，材料植入2周后表层降解，材料内部可见新骨形成，3个月后材料降解和新骨替代非常明显，12个月后材料基本完全降解并被新骨替代。

实施例18：

取1g P(EDP-BPGF/PEO400，1/1)不饱和聚磷酸酯(Mw＝5490g/mol，)，与0.7g交联剂NVP混合，加入0.8g β-磷酸钙，0.7g氯化钠(粒径100～200μm)混合均匀后，加入0.003g过氧化苯甲酰和0.001g N，N-二甲基对甲苯胺，充分搅匀后加入到注射器中，通过注射器将组合物注射到兔股骨缺损处，约15分钟固化成型。植入后未见化脓和异常渗出，生物相容性好。术后90天碱性磷酸酶回复正常水平，材料植入2周后表层降解，材料内部可见新骨形成，2个月后材料降解和新骨替代非常明显，8个月后材料基本完全降解并被新骨替代。

Claims (8)

1.一种可生物降解的不饱和聚磷酸酯，其结构通式如下：

其中R是H或下列基团之一：烷氧基、脂肪族的仲氨基、苯氧基或苯氨基；

M₁为亚乙基或亚丙基；

M₂为下列基团之一：亚乙基、亚丙基、亚异丙基、1，2-二甲基亚乙基、2-甲基-亚丙基、亚叔丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、2，2-二甲基亚丙基、亚辛基，亚苯基、亚苄基、亚萘基和亚菲基，亚吡咯基、亚呋喃基、亚噻酚基、亚吡啶基、亚嘧啶基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基；

x≥1，y≥0；n为1～5000。

2.按照权利要求1的可生物降解的不饱和聚磷酸酯，R所说的烷氧基是：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基或叔丁氧基；

所说的脂肪族的仲氨基是：甲氨基、乙氨基、丙氨基、异丙氨基、正丁氨基或叔丁氨基。

3.权利要求1所说的可生物降解的不饱和聚磷酸酯的制备方法如下：

(1)反应物II的制备

反应物II结构式如下：其中M₁为亚乙基或亚丙基；

将富马酸与环氧丙烷或环氧乙烷以摩尔比1.0∶1.0～1.0∶1.5和催化剂同时加入到压力反应釜中，催化剂为下列化合物之一：吡啶、吡咯、三乙胺、三乙醇胺、四丁基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵；催化剂的用量与富马酸用量的摩尔百分比为：0.1％～5％；控温40℃～80℃搅拌反应，待釜内压力逐渐下降到0.1MPa～0.25MPa时，继续升温至80℃～110℃，保持此温度反应0.5～2小时；反应完成后，常压蒸馏去除未反应的环氧丙烷或环氧乙烷，即得反应物II；

(2)不饱和聚磷酸酯的制备

首先将反应物II与二醇化合物按摩尔比x/y＝1/0～1000溶于惰性溶剂后加入到反应器内，开动搅拌器加入缚酸剂，缚酸剂用量为(x+y)～10(x+y)摩尔；将x+y摩尔的二氯代磷酸酯溶于惰性溶剂中，缓慢滴加到冷却的上述反应混合物中，低温或室温下反应0.01～2小时，再升温回流0.5～36小时；反应结束后，冷却至室温，过滤除去反应中生成的盐。减压蒸馏除去溶剂，将产物溶于非水性溶剂：乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中，碱性水洗，再水洗至中性；有机层干燥后，快速搅拌下滴入非溶剂如石油醚、环己烷、液体石蜡中，沉淀出聚合物，沉淀过程可重复多次。最后真空干燥除去有机溶剂得到结构式为I的不饱和聚磷酸酯。

4.按照权利要求3的制备方法，步骤(2)所说的二醇化合物的结构式如下：

HO-M₂-OH

M₂为下列基团之一：亚乙基、亚丙基、亚异丙基、1，2-二甲基亚乙基、2-甲基-亚丙基、亚叔丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、2，2-二甲基亚丙基、亚辛基，亚苯基、亚苄基、亚萘基和亚菲基，亚吡咯基、亚呋喃基、亚噻酚基、亚吡啶基、亚嘧啶基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基；

步骤(2)所说的二氯代磷酸酯结构式如下：

R是H或下列基团之一：烷氧基、脂肪族的仲氨基、苯氧基或苯氨基；烷氧基是：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基或叔丁氧基；脂肪族的仲氨基是：甲氨基、乙氨基、丙氨基、异丙氨基、正丁氨基或叔丁氨基；

步骤(2)所说的缚酸剂为能够吸收副产物氯化氢的化合物是：三乙胺、三甲胺、苯胺、吡啶、氨基吡啶或4-二甲氨基吡啶；

步骤(2)所说的惰性溶剂是：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳或1，2-二氯乙烷。

5.按照权利要求1所说的可生物降解的不饱和聚磷酸酯作为药物缓释制剂直接注入到治疗部位的应用方法：将以下各组分：①式I所示结构的不饱和聚磷酸酯；②可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体，占药物缓释体系总质量的5～95％；③能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂或光引发剂，占药物缓释体系总质量的0.05～5％；④生物活性药物，占释放体系总质量的0.1～95％，混合成均匀流体组合物，将该流体组合物直接填充或用注射器注入到治疗部位。利用体温引发聚合物的交联，原位固化形成药物缓释体系；或利用光直接透过皮肤肌肉等组织或将光经由光纤引入到治疗部位引发聚合物的光交联固化。

6.按照权利要求5的应用方法，所述的②组分所说的可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体是：N-乙烯基吡咯烷酮，苯乙烯，二乙烯基苯；丙烯酸酯类：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸2-羟乙酯；富马酸酯类：富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯或富马酸二(2-羟丙基)酯；马来酸酯类：马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯或马来酸二(2-羟丙)酯；衣康酸酯类：衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯或衣康酸二丙酯；丙烯酰胺类：丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N，N-亚甲基双丙烯酰胺；聚乙二醇酯类：丙烯酸聚乙二醇酯或甲基丙烯酸聚乙二醇酯；

所述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂是：偶氮类引发剂：偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈；有机过氧类：过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯；无机过氧类引发剂：过硫酸钾或过硫酸铵；氧化-还原类引发剂：氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯或过氧化特戊酸特丁酯，还原剂为Fe²⁺、Cu⁺、NaHSO₃、Na₂S₂O₃、三乙醇胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、草酸、葡萄糖或环烷酸钴；

所述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基光引发剂是：偶氮二异丁腈、甲基乙烯基酮、安息香、二苯甲酮、荧光素、曙红、安息香乙醚、2，2-二乙氧基苯乙酮、樟脑醌、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-4’-甲硫基-2-吗啉基苯丙酮或2，4-二乙基噻唑酮；

所述所说的④生物活性物质是：抗感染药：阿莫西林、头孢曲松、头孢呋辛酯、西司他丁、头孢他啶、莫匹罗星、氯霉素、氯林可霉素、四环素、庆大霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、克霉唑、氟康唑、特比萘芬、伊曲康唑、司他夫定、酮康唑、阿齐霉素、克拉霉素、红霉素、氨曲南、亚胺培南、异烟肼、利福平、氯喹、乙胺嘧啶、氨苯砜、阿托夸酮、阿昔洛韦、茚地那韦、拉米夫定、奈非那韦、伐昔洛韦或甘昔洛韦；抗肿瘤剂：卡铂、顺铂、卡氮芥、甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、吉西他滨、性瑞林、亮丙瑞林、他莫昔芬、阿地白介素、紫杉醇、白介素-2、干扰素α、维A酸、博来霉素、放线菌素D、柔红霉素、阿霉素、丝裂霉素、长春碱或长春新碱；治疗糖尿病药物：甲福明、人胰岛素、曲格列酮、阿卡波糖、格列吡嗪、格列美脲、伏格列波糖、赖脯胰岛素、格列本脲或罗格列酮等；生物制剂：转化生长因子-β、成纤维细胞生长因子、神经生长因子、肿瘤坏死因子-α和β、生长激素释放因子、肝细胞生长因子、胰岛素生长因子、骨形态形成蛋白1～7或降钙素。

7.按照权利要求1所说的可生物降解的不饱和聚磷酸酯作为硬组织修复填充材料的应用方法：将以下各组分：①有式I所示结构的不饱和聚磷酸酯；②可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体，占骨缺损修复填充材料体系总质量的5～95％；③能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂或光引发剂，占骨缺损修复填充材料体系总质量的0.05～5％；④无机组分，占骨缺损修复填充材料体系总质量的0～95％；⑤致孔剂，致孔剂用量占总重的0～90％，混合成均匀流体组合物，将该流体组合物直接填充或用注射器注入到治疗部位；利用体温引发聚合物的交联，原位固化填充硬组织缺损；或利用光直接透过皮肤肌肉等组织或将光经由光纤引入到填充部位引发聚合物的光交联固化。

8.按照权利要求7的应用方法，所述的②组分所说的可与式I结构的聚磷酸酯发生共聚交联的乙烯基单体是：N-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯、二乙烯基苯；丙烯酸酯类：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯；富马酸酯类：富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二(2-羟丙基)酯；马来酸酯类：马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二(2-羟丙)酯；衣康酸酯类：衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丙酯；丙烯酰胺类：丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺；聚乙二醇酯类：丙烯酸聚乙二醇酯；甲基丙烯酸聚乙二醇酯；

所述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基热引发剂是：偶氮类引发剂：偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈；有机过氧类：过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯；无机过氧类引发剂：过硫酸钾、过硫酸铵；氧化-还原类引发剂：氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯或过氧化特戊酸特丁酯；还原剂为Fe²⁺、Cu⁺、NaHSO₃、Na₂S₂O₃、三乙醇胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、草酸、葡萄糖或环烷酸钴；

所述③组分所说的能够引发或辅助引发共价交联反应的自由基光引发剂是：偶氮二异丁腈、甲基乙烯基酮、安息香、二苯甲酮、荧光素、曙红、安息香乙醚、2，2-二乙氧基苯乙酮、樟脑醌、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-4’-甲硫基-2-吗啉基苯丙酮或2，4-二乙基噻唑酮；

所述④组分所说的无机组分是：钙盐：羟基磷灰石、缺钙型羟基磷灰石、α-磷酸钙、β-磷酸钙、磷酸四钙、磷酸氢钙、二水磷酸氢钙、磷酸八钙、五水磷酸八钙、磷酸二氢钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、氯化钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、硬脂酸钙、柠檬酸三钙、乳酸葡萄糖酸钙、草酸钙、无水硫酸钙、半水硫酸钙、二水硫酸钙或硅酸钙；磷酸盐：上述的磷酸钙盐、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸铵、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵；

所述⑤组分所说的致孔剂为具有一定粒径，具有水溶性的以下物质：氯化钠、葡萄糖、甘露糖、木糖醇、蔗糖、氯化钾、聚乙二醇、二甘醇、氯化钙或碳酸钠。

Images