Способ получения сшитых полиэлектролитных комплексов

 

® ®бюлова м. QYRON6;. °; ..:т.-ee 6 аетч."м ц ц пщ 604852

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.09.76 (21) 2398171/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 27.04.78 (51) M. Кл.з С 08F 299/00

С 08J 5/20

Госуаарственный комитет

Совета Министров СССР ло лелем изобретений и открытий (53) УДК 661.183.123 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. П. Валуева, В. Б. Рогачева, В. С. Комаров, Б. С. Эльцефон и А. Б. Зезин

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинских полимеров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИТЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ

КОМПЛЕКСОВ

Изобретение относится к области получения сшитых полиэлектролитных комплексов (ПЭК) на основе слабых полиэлектролитов (ПЭ).

Материалы из таких комплексов могут быть использованы в медицинской практике для эндопротезирования, в том числе для создания кровеносных сосудов, мягких тканей и т. д.

Известны способы получения полимерных материалов медицинского назначения взаимодействием противоположно заряженных полиэлектролитов, соединенных между собой солевыми связями. В качестве исходных полиэлектролитов используются как сильные, так и слабые поликатионы и полианионы (1).

Однако полимерные материалы из ПЭК изза наличия в них сетки только ионных связей имеют достаточную прочность в ограниченном интервале рН и ионной силы водных растворов. Так, ПЭК на основе сильных ПЭ не могут быть использованы в растворах высокой ионной силы; ПЭК на основе слабых ПЭ неустойчивы в интервале 3)рН)8 и неустойчины в буферных растворах. Это резко сужает область их использования в медицинских целях, поскольку среды организма, в том числе кровь, обладают высокой ионной силой и буферным действием.

Известен способ упрочнения полимерного материала из ПЭК на основе полимерных карбоновых или фосфиновых кислот и полимерных аминов, заключающийся в создании сетки ковалентных связей (2).

Это достигается как введением бифункциопальных сшивающих агентов, например орга5 нических диизоцианатов и 1,2-эпоксисоединений, так и введением реакционноспособных групп, например эпоксидных, в цепь одного или обоих полимерных компонентов. Сшивание при этом происходит при нагревании ПЭК

10 в температурном интервале 50 †1 С.

Такой метод упрочнения материалов из

ПЭК требует для осуществления введения третьего компонента — сшивающего агента, или предварительной модификации полимер15 ных компонентов, что трудоемко и не позволяет варьировать количество сшивок, а следовательно регулировать водонабухаемость материала в широком диапазоне.

Кроме того, сшивающие агенты — диизоци20 анаты и эпоксидные соединения — токсичны, поэтому материал из сшитых по данному способу ПЭК не может быть биосовместимым.

Цель предлагаемого изобретения — получение биосовместимого полиэлектролитного

25 комплекса (материала) с регулируемой водонабухаемостью из сшитых ПЭК на основе полимерных карбоновых кислот и первичных или вторичных полимерных аминов.

Поставленная цель достигается термообра30 боткой при 130 †2 С полиэлектролитных

004852

Коэффициент набухания

Температура термообработки, С

Степень сшивки, оор

15,0

13,0

7,0

1,8

1,6

0,5

240 комплексов, образованных из полиакриловой или полиметакриловой кислоты и из полиэтиленимина или политриметиленимина.

Способ заключается в том, что выбирают пары химически и структурно комплементарных противоположно заряженных полиэлектролитов, в которых солевые связи между ионогенными группами способны переходить в ковалентные с образованием сшивок, затем подвергают термообработке ПЭК, при этом степень сшивки, а следовательно водонабухаемость регулируются изменением температуры термообработки в интервале 130 — 250 С. Комплементарные пары полиэлектролитов образованы из полимерных карбоновых кислот (полиакриловая или полиметакриловая) и первичных или вторичных полимерных аминов (полиэтиленимин, политриметиленимин) . Полученный полимерный материал обладает такими свойствами, как регулируемое водонабухание, биологическая совместимость с тканями организма, неповреждающее действие в отношении форменных элементов крови. При этом сшитый материал приобретает устойчивость во всем интервале рН водных растворов при температуре до 120 С, устойчив к действию концентрированных кислот и щелочей при температуре до 50 С, а также к органическим растворителям и растворам с высокой ионной силой. По описанному способу удается получить полимерный материал из ПЭК со степенью сшивки от 2 до 85%. Свойства сшитого полимерного материала, такие как механическая прочность, набухаемость в водных и солевых растворах, устойчивость в водных растворах кислот и щелочей, а также в органических растворителях, существенно зависят от степени сшивки. Поэтому предлагаемый способ позволяет в широких пределах регулировать эти ценные свойства полимерного материала.

Пример 1. К раствору 0,72 г полиакриловой кислоты (ПАК) в воде при перемешивании приливают раствор 0,43 г линейного полиэтиленимина (ПЭИ) в метаноле. Растворитель испаряют при комнатной температуре.

Полученный сухой полимер (в виде порошка или пленки) подвергают термообработке при

130 С в течение 15 мин. Коэффициент относительного набухания полимера в 0,1 í. НС1 (отношение объема набухшего полимера к объему сухого) равен 15. Материал сохраняет сплошность в концентрированных растворах кислот, щелочей и низкомолекулярных солей. Термогравиметрический контроль свидетельствует о том, что степень сшивки полимера в этих условиях 0,5%.

Пр имер 2. К раствору 0,72 г полиакриловой кислоты в воде при перемешивании приливают раствор 0,43 r линейного полиэтиленимина в метаноле. Растворитель испаряют при комнатной температуре. Полученный полимер подвергают термообработке при 240 С в течение 15 мин. Степень сшивки полимера в этих условиях 60%. Коэффициент относительного набухания в 0,1 н. HCI равен 1,6.

Полимер устойчив в концентрированных растворах кислот, щелочей, низкомолекулярных солей.

Пр им е р 3. К раствору 0,72 г ПАК в концентрированном аммиаке при перемешивании приливают водный раствор, содержащий 0,43 г разветвленного полиэтиленимина. Растворитель испаряют при комнатной температуре.

Полученный сухой полимер в виде порошка или пленки подвергают термообработке при

180 С в течение 15 мин. Степень сшивки полимера в этих условиях 15% коэффициент набухания полимера в 0,1 н. HCI равен 2. Полимер устойчив в концентрированных растворах кислот, щелочей, пизкомолекулярных солей при комнатной температуре.

Пример 4. К раствору 0,86 r полиметакриловой кислоты в концентрированном аммиаке при перемешивании приливают водный раствор, содержащий 0,43 r ПЭИ разветвленного.

Растворитель испаряют при комнатной температуре. Полученный сухой полимер в виде порошка или пленки подвергают термообработке при 170 С в течение 15 мин. Полимер хорошо набухает в воде, устойчив в концентрированных растворах кислот, щелочей и низкомолекулярных солей.

Пример 5. К раствору 0,72 г полиакриловой кислоты в воде при перемешивании приливают раствор 0,57 г политриметиленимина в воде. Растворитель испаряют при комнатной температуре. Полученную полимерную соль подвергают термообработке при 180 С в течение 15 мин. Степень сшивки полимера 15%.

Полимер хорошо набухает в воде и сохраняет сплошность в концентрированных растворах кислот, щелочей и низкомолекулярных растворах кислот, щелочей и низкомолекулярных солей.

Из приведенных примеров видно, что степень сшивки, а следовательно коэффициент набухания в водных средах, регулируется изменением температуры термообработки, Для каждой температуры существует свое предельное значение степени сшивания, достигамое за сравнительно короткий промежуток времени — 15 мин (см. таблицу).

Набухаемость материала из ПЭК на основе полиакриловой кислоты и линейного лолиэтиленимина в 0,1 NHCI при различных степенях сшивки.

< объем набухшего образца объем сухого образца

604852

Формула изобретения

Составитель Г. Русских

Редактор Л. Герасимова Техред Н. Рыбкина

Корректоры: Л. Котова и Е, Хмелева

Заказ 517/16 Изд. № 392 Тираж 655

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Материалы из ПЭК, сшитых термообработкой, устойчивы в плазме крови и обладают в этой среде малой степенью набухания.

Гематологические испытания in vitro полученных материалов указывают также на хорошую биосовместимость их с кровью, Введение в кровь полимера не вызывает гемолиза (разрушения эритроцитов), так как концентрация гемоглобина в крови, находящейся в контакте с полимером, практически не изменяется.

Кроме того, предлагаемый режим термообработки указанных материалов обеспечивает их одновременную стерилизацию, что очень важно для полимеров медицинского назначения.

Способ получения сшитых полиэлектролитных комплексов путем взаимодействия поли5 акриловой или полиметакриловой кислоты с полиэтиленимином или политриметиленимином, отличающийся тем, что, с целью получения биосовместимого полиэлектролитного комплекса с регулируемой водонабухаемо10 стью, полученный продукт подвергают термообработке при 130 — 250 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зезин А. Б., Рогачева В. Ф. Полиэлектро15 литные комплексы. Сб. Успехи химии и физики полимеров, М. «Химия», 1973, с. 3 — 30.

2. Патент США Мв 2832747, кл. 260 — 283, опублик. 1958.