PL212763B1 - Biodegradowalne poliuretany i sposób ich wytwarzania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku są biodegradowalne poliuretany i sposób ich wytwarzania, mające zastosowanie do celów medycznych jako materiał, podatny na biorozkład w organizmie żywym oraz w inżynierii tkankowej i kontrolowanym uwalnianiu leków.

Znane są z opisu patentowego WO nr 2006/010278 „Biokompatabilny, biodegradowalny materiał poliuretanowy z kontrolowanym stosunkiem hydrofilowo-hydrofobowym” segmentowe i/lub usieciowane poliuretany, które zawierają jeden lub więcej, podatnych na hydrolityczną lub enzymatyczną degradację, biokompatybilnych polioli, o masie cząsteczkowej 100-20000 g/mol i liczbie, co najmniej dwóch aktywnych grup hydroksylowych.

Niedogodnością znanych, biokompatybilnych poliuretanów jest zastosowanie syntetycznych polioli, których produkt degradacji jest związkiem biokompatybilnym lecz niewystępującym naturalnie w organizmie człowieka.

Znane są z opisu patentowego US nr 6784273 „Biomedyczne poliuretany, ich otrzymywanie i zastosowanie”, poliuretany, które zawierają laktyd, kaprolakton, 1,4-diizocyjanian butanu oraz przedłużacz łańcucha 1,4-butanodiol.

Znany jest sposób ich wytwarzania, w którym otrzymany, w czasie 24 godzin, w temperaturze 130°C prepolimer kaprolakton/laktyd lub otrzymany w czasie 5 godzin, w 80°C zakończony grupami izocyjanianowym blok 1,4-diizocyjanian butanu/1,4-butanodiol/1,4-diizocyjanian butanu rozpuszcza się w dimetylosiloksanie i przedłuża, przez dodanie przedłużacza łańcucha, również rozpuszczonego w dimetylosiloksanie.

Niedogodnością znanego sposobu ich wytwarzania jest 24 godzinny czas prowadzenia procesu prepolimeryzacji, w temperaturze 130°C, co podwyższa koszty wytwarzania materiału.

Znane są z publikacji Xian Jun Loh, Xin Wang, Hongzhe Li, Xu Li, Jun Li: „Badania składu i cytotoksyczności biodegradowalnych poliestrouretanów, zbudowanych z poli([R]-3-hydroksymaślanu) i polietylenoglikolu” Materials Science & Engineering C, 2007, 27, 267-273, biodegradowalne poliestrouretany zawierające w swej budowie naturalny polihydroksymaślan.

Niedogodnością znanego sposobu jest zastosowanie mikrobiologicznie otrzymanego pollihydroksymaślanu, o budowie krystalicznej. W komórkach żywych polihydroksymaślan jest amorficzny.

Celem wynalazku jest opracowanie biodegradowanych poliuretanów, w których wprowadzenie do makrołańcucha poliuretanu polioksytetrametylenodiolu powoduje wzrost podatności na degradację oksydacyjną, a wprowadzenie polikaprolaktonodiolu oraz zakończonego grupami wodorotlenowymi ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) powoduje wzrost podatności na degradację hydrolityczną wynalazku.

Sposób wytwarzania biodegradowanych poliuretanów jest również celem tego wynalazku.

Istotą wynalazku są biodegradowalne poliuretany charakteryzujące się tym, że zawierają od 14% wag. do 18% wag. ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), od 46% wag. do 59% wag. polikaprolaktonodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz od 3% do 8% wag. 1,4-butanodiolu.

Istotą wynalazku są biodegradowalne poliuretany charakteryzujące się tym, że zawierają od 14% wag. do 18% wag. ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), od 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolu.

Korzystnym skutkiem opracowania biodegradowalnych poliuretanów według wynalazku jest zastosowanie ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), który jest syntetycznym odpowiednikiem naturalnie produkowanego, jako źródło węgla i energii polihydroksymaślanu. Jego monomer, kwas hydroksymasłowy, jest naturalnym składnikiem ciał ketonowych krwi ssaków i jako produkt degradacji poliuretanu, nie stanowi zagrożenia dla organizmu.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużenie prepolimeru charakteryzujący się tym, że do od 14%wag. do 18% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag. do 59% wag. polikaproplaktonodiolu, jako segmentu giętkiego łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4'diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 60°C do 70°C, w czasie 2 godzin. Otrzymany prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie poddaje się przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolem w temperaturze od 55 C do 60°C przez okres 1,5 godziny. Folie poliuretanowe otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki

PL 212 763 B1 i po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 105°C przez 5 godzin w suszarce próżniowej.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużenie prepolimeru charakteryzuje się tym, że do, od 14% wag. do 18% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu, jako segmentu giętkiego łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4'-diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 50°C do 70°C w czasie 2 godzin.

Otrzymany prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie poddaje się przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolem w temperaturze od 55°C do 60°C przez okres 1,5 godziny. Folie poliuretanowe otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 105°C przez 5 godzin w suszarce próżniowej.

Korzystnym skutkiem zastosowania sposobu według wynalazku jest krótki czas oraz niskie temperatury prowadzenia reakcji.

Przedmiot wynalazku wyjaśniają przykłady opracowania biodegradowalnych poliuretanów i ich sposób wytwarzania.

P r z y k ł a d I. Otrzymywanie w ilości 27,82 g biodegradowalnego poliuretanu. Prepolimer uzyskano z 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu oraz 31,3% wag. 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometanu, wobec dibutylodilaurynianu cyny. Reakcję prowadzono pod obniżonym ciśnieniem, przy ciągłym mieszaniu. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznaczono przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Otrzymano prepolimer, który rozpuszczono w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłużono 7,9% wag. 1,4-butanodiolu. Uzyskany 40% roztwór polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie wylewano na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewano w suszarce próżniowej.

P r z y k ł a d II. Otrzymywanie w ilości 22,99 g biodegradowalnego poliuretanu. Prepolimer uzyskano z 17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu oraz 20,7% wag. 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometanu, wobec dibutylodilaurynianu cyny. Reakcję prowadzono pod obniżonym ciśnieniem, przy ciągłym mieszaniu. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznaczono przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszczono w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłużono 3,7% wag. 1,4-butanodiolu. Uzyskany 40% roztwór polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie wylewano na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewano w suszarce próżniowej.

P r z y k ł a d III. Sposób odwodnienia substratów 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu prowadzi się w temperaturze od 60°C do 70°C, pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 3 godzin. Sposób wytwarzania prepolimeru biodegradowalnego poliuretanu prowadzi się w temperaturze od 60°C do 70°C pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 2 godzin, przy ciągłym łączeniu się mieszaniny 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu z 31,3% wag. 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometanu wobec dibutylodilaurynianu cyny. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznacza się przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłuża 7,9% wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C do 60°C, w czasie 1,5 godziny. Uzyskany 40% roztwór polimeru wylewa się na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewa się w 105°C w czasie 5 godzin, w suszarce próżniowej.

P r z y k ł a d IV. Sposób odwodnienia substratów 17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu prowadzi się w temperaturze od 60°C do70°C, pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 3 godzin.

Sposób wytwarzania prepolimeru biodegradowalnego poliuretanu prowadzi się w temperaturze od 60°C do70°C pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 2 godzin, przy ciągłym łączeniu się mieszaniny 17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu z 20,7% wag. 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometanu wobec dibutylodilaurynianu cyny. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznacza się przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłuża 3,7% wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C do 60°C, w czasie 1,5 godziny. Uzyskany 40% roztwór polimeru wylewa się na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewa się w temperaturze 105°C w czasie 5 godzin, w suszarce próżniowej.

Claims (2)

1. Biodegradowalne poliuretany zawierające polihydroksymaślan i diizocyjanian alifatyczny znamienne tym, że zawierają od 14%wag. do 18% wag. syntetycznego ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46%wag. do 59% wag. Polikaprolaktonodiolu lub 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz od 3% wag. w do 8% wag. 1,4-butanodiolu.

2. Sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużanie prepolimeru, znamienny tym, że od 14% wag. do 18% wag. syntetycznego ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag do 59% wag. polikaprolaktonodiolu lub od 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu, jako segmentu giętkiego, łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 60°C do 70°C w czasie 2 godzin i otrzymany prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie w poddaje się przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C do 60°C, przez okres 1,5 godziny, zaś folie poliuretanowe otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki i po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje się wygrzewaniu w temperaturze105°C przez 5 godzin w suszarce próżniowej.