● 摘要
医用聚氨酯作为一种具有良好血液相容性的高分子生物功能材料，被广泛地应用于医学领域，但聚氨酯材料在长期的临床实践中还存在许多急需解决和改进的问题，如降解性能、细胞毒性以及作为药物载体应用的胶束稳定性等。因此，进一步提高和改善医用聚氨酯材料的相关理化性能对于推动它们的广泛应用具有重要的理论研究价值和实际应用价值。在此背景下，本文通过设计合成结构新颖的聚氨酯，以期待得到具有优异理化性能与生物医学性能的聚氨酯生物医用材料。具体工作围绕以下几个方面展开：
1. 以不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)、端羟基聚丁二烯齐聚物(HTPB)为软段，以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段，通过改变加料方式及加料顺序，设计合成了两类具有特定序列结构与性能的嵌段聚氨酯共聚物，即聚氨酯交替共聚物HTPB-alt-PEG及无规共聚物HTPB-co-PEG。利用红外光谱分析对系列不同序列结构的聚氨酯共聚物进行了化学结构确认，并通过XRD分析考察了其晶体结构。
2. 以合成的两种不同序列结构的PU共聚物为样本，利用环境扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)从“定性”和“定量”角度分析探究该聚氨酯共聚物的微相分离行为。采用热重分析(TGA)、重量法、 FTIR及SEM观察对不同序列结构和不同PEG相对分子质量的聚氨酯共聚物的热稳定性以及在模拟的人体体液中的降解行为作了详细的研究。结果表明：所有PU共聚物都具有微相分离结构；微相分离度取决于它们的序列结构和PEG的相对分子质量，并进一步影响它们的体外降解。微相分离程度越大，越容易降解；低相对分子质量的PEG导致聚氨酯共聚物高的降解稳定性；无规共聚物比交替共聚物更容易降解。分子链的受限运动、软硬段结晶行为、以及硬段之间的氢键相互作用对微相分离行为有重要影响。合成的特定序列结构聚氨酯共聚物预期可在相关生物医学领域得到应用。
3. 以羟基功能化的端羧基聚丁二烯齐聚物(f-CTBN)为中心分子，聚乙二醇单甲醚为亲水的分支嵌段，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为桥联分子，在有机锡的催化作用下，通过酯化和偶合反应途径设计合成具有新颖结构与性能的类胶束双亲性四臂星形f-CTBN-b-MPEG 聚氨酯嵌段共聚物。通过FTIR和1HNMR证明了产物的化学结构、采用GPC分析对合成的聚氨酯产物的相对分子质量及其分布进行了表征。合成的类胶束嵌段共聚物在各种介质中能够很容易地自组装形成核-壳结构胶束纳米粒子。利用表面张力技术、透射电子显微镜(TEM)、激光粒度仪(DLS)以及Zeta电位测定对其形成的嵌段聚合物胶束进行了表征。结果表明：胶束具有相当低的临界结束浓度(CMC)，范围从0.088到6.310 mg L-1。TEM和DLS结果揭示，胶束几乎是球形的，并具有窄的尺寸分布；TEM尺寸从13到24 nm，流体力学直径约120-200 nm。合成的PU共聚物纳米胶束即使在PBS溶液中也是非常稳定的。对聚氨酯共聚物胶束被作为疏水药物载体进行的药物承载与体外释放研究结果表明，制备的自组装胶束可以有效地包覆波尼松药物，包覆效率30 %；药物释放行为依赖于环境介质、MPEG链长以及f-CTBN/MPEG摩尔比。细胞毒性评价表明：制备的类胶束星形嵌段共聚物具有良好的细胞相容性，可以用作药物控制释放的载体。