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针对特定生物医学应用优化聚氨酯
发布时间：
2023-09-06
用于植入装置的聚氨酯可以选自市售的生物医学聚合物，即目录项，或者它们可以定制合成以用于特定应用。当必须满足复杂的、高度受限的属性规范时，后者可能是必要的。
即使在研究可用的聚合物时，也需要考虑数据表中列出的聚合物特性之外的因素，这些特性通常是在室温下干燥测量的。这些包括植入后因加热至体温而引起的立即特性变化，以及体内水分的吸收。水作为溶剂/增塑剂的作用是材料选择时的一个重要考虑因素，特别是在 PU 和 PUU 等氢键聚合物中。例如，聚（碳酸酯聚氨酯）及其含硅酮共聚物的氧化稳定性使其被评估为许多医疗器械中聚（醚聚氨酯）（PEU）的替代品。醚基团在植入过程中增加平衡水含量，导致聚醚聚氨酯相对于含聚碳酸酯的类似物不同程度的软化、蠕变和永久变形。
满足体积和表面性能要求
软链段的组成和浓度不仅影响整体性能，而且还影响表面，因为它们能够迁移并集中在表面区域。从本体到表面的运动是“表面活性”。表面中相似分子的自发排序被称为自组装。在利用表面活性和自组装来改性聚合物表面时，即使聚合物端基的移动性限制较少也可能非常有用。
表面改性端基 (SME) 在定制（生物医学）基础聚合物时增加了另一个维度，它们可以在不使用添加剂的情况下产生所需的表面化学性质。合成过程中与基础聚氨酯共价键合的一些表面活性低聚物包括：有机硅 (S)、磺酸盐 (SO)、碳氟化合物 (F)、聚环氧乙烷 (P)、烃基 (H) 和季铵卤化物。通常，非常低的本体浓度可以控制表面化学性质，而不会影响聚合物的本体性能。结果可以改善多种表面特性，例如抗血栓性、生物稳定性、耐磨性和抗菌特性。一旦表面形成，配置制品的表面就会自发发育，因此基础聚合物得到永久增强，无需额外的制造后处理或局部涂层步骤。
端基相对于聚氨酯主链增加的移动性已被证明有助于通过表面活性（端）嵌段形成均匀的覆盖层。表面活性端基的使用使原始聚合物主链保持完整，因此聚合物保留了强度和可加工性。表面改性聚合物的拉伸强度超过 5000 psi，仅含有 0.5 wt% 或更少的端基。这项新技术适用于多种聚合物。然而，用高表面活性端基进行改性特别适合于合成可掺入低分子量单官能端基以控制分子量的聚合物：例如聚氨酯和其他逐步生长聚合物。SME 方法还允许在单一聚合物上掺入混合端基。例如，疏水性和亲水性端基的组合赋予聚合物“两亲性”表面特性，其中可以控制疏水性与亲水性的平衡。
自组装单层端基（SAME®）是一种利用第二代表面改性端基（SMEs）的相关技术。SAME仿照众所周知的SAM，例如烷硫醇。也就是说，它们具有自组装的烷烃间隔链和头部基团。单官能团SAME反应物是阶跃生长反应的链阻断剂，因此它们会自动成为末端基团。
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