聚癸二酰甘油二酯熱熔膠的制備及性能研究

耿聰穎，游正偉

(纖維材料改性國家重點實驗室，東華大學材料科學與工程學院，上海 201620)

聚癸二酰甘油二酯熱熔膠的制備及性能研究

耿聰穎，游正偉*

(纖維材料改性國家重點實驗室，東華大學材料科學與工程學院，上海 201620)

醫用膠黏劑在外科手術的應用縮短了手術時間，簡化了手術過程，減小了術后感染或二次手術的風險。但是現有的膠黏劑還存在一些缺點，如生物相容性差、不易降解，從而限制了醫用膠黏劑在人體內的應用。而具有良好的生物相容性、生物可降解性和良好的結晶性能的聚癸二酰甘油二酯(PSeD)，有望作為熱熔膠應用到外科手術中。本文通過1H-NMR譜圖和紅外譜圖對合成出的PSeD的結構進行了表征，利用TGA和DSC研究了PSeD熱熔膠的熱學性能。最后，對PSeD熱熔膠的粘結強度進行了表征。結果表明，PSeD熱熔膠對PET表現出良好的粘結性能。

醫用膠黏劑 熱熔膠 聚癸二酰甘油二酯

在外科手術中，傷口閉合有兩種方式：有創閉合和無創閉合。有創閉合主要是手術縫合，是傷口閉合常用的手段，但是手術縫合對縫合技術要求高，縫合過程中傷口易感染，并且有些術后還需要二次手術，為患者增加痛苦。而無創閉合是新興起的一種閉合手段，使用醫用膠黏劑將傷口粘合，手術過程簡單。醫用膠黏劑主要分為纖維蛋白類，丙烯酸樹脂類，聚乙二醇，常用于心血管外科手術中的止血與粘合[1]。纖維蛋白類僅用于止血，丙烯酸樹脂類和聚乙二醇可用于粘結。對于醫用膠黏劑，不僅需要無毒，適當的疏水性，還需要具備合適的生物降解性能和生物相容性。而常用的氯基丙烯酸樹脂類的膠黏劑的單體有毒[2]，被限制用于內器官，聚乙二醇遇水膨脹，易被破壞[3]。因此，我們設計出一種具有良好生物降解性能和生物相容性的聚癸二酰甘油二酯熱熔膠，有望作為醫用膠黏劑用于心血管手術中。聚癸二酰甘油二酯熱熔膠[4]是通過酸誘導環氧開環反應制備出的具有規整結構的線性聚合物，具有較好的結晶性能且熔點稍高于人體溫度，當溫度升高至PSeD熔點以上時，PSeD熔體具有一定的粘性，降至人體溫度，PSeD結晶固化，達到粘結的目的。除此之外，PSeD還有具有良好的生物相容性和生物降解性能[5]，在一個月內降解20%左右，并且能夠促成骨細胞的生長。

1 試 驗

1.1 原料

環氧丙醇，純度96%，購于百靈威科技有限公司；癸二酰氯，純度>95%，購于梯希愛(上海)化成工業發展有限公司；四丁基溴化銨(Bu4NBr)，純度>99%，購于東京化成工業株式會社；三乙胺，分析純，購于國藥化學試劑；甲苯分析純，購于永華化學科技(江蘇)有限公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，純度99.8%，購于百靈威科技有限公司；癸二酸，純度≥99%，購于百靈威科技有限公司。

1.2 PSeD的合成

1.2.1 二縮水甘油癸二酸酯的合成

二縮水甘油癸二酸酯的合成參照文獻進行[6]，即用鈉絲除去甲苯中的水，回流后得到無水甲苯備用。用氫氧化鈉除去三乙胺中的水，回流后得到無水三乙胺備用。將500 mL的三口圓底燒瓶進行無水無氧處理，分別用注射器抽取4 mL縮水甘油，15 mL無水三乙胺及90 mL無水甲苯加入燒瓶中，之后將燒瓶放入冰和乙醇混合浴(-10 ℃)中。隨后將5 mL的癸二酰氯逐滴滴加到燒瓶中，反應7 h。反應結束后，將所得到的產物用硅藻土過濾，將濾液旋蒸濃縮后，將石油醚和乙酸乙酯以3∶1(體積比)的比例混合得到的混合溶劑作為展開劑，通過柱層析對產物進行提純。

1.2.2 PSeD的合成

PSeD的合成路線如圖1所示[6]，癸二酸和1,3-丙二醇以摩爾比1∶1進行熔融縮聚反應。即在氮氣氛圍下，將二縮水甘油癸二酸酯1 198.3 mg、癸二酸764.5 mg、四丁基溴化銨11.2 mg和二甲基甲酰胺(DMF)2 mL，加入到經無水無氧處理后的25 mL的反應管中，隨后升溫至50 ℃，完全溶解后升溫至95 ℃反應24 h。最后將所得的產物用乙醚洗3次，得到PSeD白色固體1 473.2 mg，產率75%。用1H-NMR確定所得到的PSeD的結構。

圖1 PSeD的合成路線

1.3 表征方法

1.3.1 PSeD的結構表征

PSeD的結構通過核磁共振氫譜(1H-NMR)和紅外光譜(FTIR)確定，1H-NMR所用儀器型號為Bruker(600 MHz)，氘代氯仿為溶劑。FTIR譜圖利用帶有衰減全反射(ATR)附件的傅里葉變換紅外光譜測定儀(Nicolet 6 700)得到。

1.3.2 PSeD的熱學性能表征

對于PSeD的熱學性能，分別利用熱重分析儀(TGA)(Discovery TGA)和耐馳低溫差示掃描量熱儀(DSC)(NETZSCH DSC 204F1 Phoenix)對其進行表征。利用TGA得到PSeD的熱分解溫度Td，TGA測試在氮氣氛圍下進行，以10 ℃/min的升溫速率從40 ℃升溫至500 ℃。利用DSC得到PSeD的熔點(Tm)，DSC的測試在氮氣氛圍下進行，以10 ℃/min的升溫速率從-50 ℃升溫至100 ℃，消除熱歷史后降溫至-50 ℃，最后從-50 ℃升溫至100 ℃。Tm通過儀器自帶的分析軟件得到。

1.3.3 PSeD熱熔膠的粘結強度

本文對PSeD熱熔膠對聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)板材的粘結強度進行了表征。粘結強度測試方法參考國標(GB/T 7124-2008)。PET板測試采用0.2 mm厚的PET板，將其裁剪成100 mm×20 mm的長條，在65 ℃下，PSeD呈熔融態，每兩片PET板間均勻涂上10 mg PSeD，涂膠面積20 mm×10 mm，之后在一定壓力下，室溫下放置3 h，使PSeD冷卻結晶固化。然后，將PET板樣條直接放在萬能試驗機(Exceed E42電子萬能試驗機(MTS)，配備100 N傳感器)夾具上，以5 mm/min速度進行拉伸測試。共測試5個樣品，剪切強度取平均值。

2 結果與討論

2.1 PSeD的結構表征

圖2 PSeD的1H-NMR譜圖

圖3 PSeD的紅外譜圖

2.2 PSeD的熱學性能

圖4 PSeD的熱失重曲線

PSeD的熱學性能通過TGA和DSC進行表征。從圖4中可以看出PSeD的熱分解溫度為316.8 ℃，說明PSeD的熱穩定性很好，有較寬的使用范圍。從圖5中可以得到PSeD的熔點為46.8 ℃，高于人體溫度，在37 ℃下可以冷卻固化，達到粘合的目的。

圖5 PSeD的DSC曲線

2.3 PSeD的粘結性能

本文用PET板(常用的心臟補片材料)作為被粘接材料用于PSeD熱熔膠的粘結性能測試。將兩塊尺寸相同的PET板通過熔融的PSeD粘結在一起后，在施加一定壓力的條件下在室溫放置一段時間，待PSeD結晶固化后，兩塊被粘接的板材作為整體可以任意移動，不發生相對移位。隨后，通過萬能試驗機對粘結后的板材的剪切強度進行測試。結果表明，PSeD熱熔膠對PET板材有較好的粘結性能，其粘結強度為(0.16±0.02)MPa，如圖6所示。

3 結 論

本文對PSeD作為熱熔膠的粘結性能進行了研究。結果表明，PSeD表現出一定的粘結性能，且使用溫度接近人體溫度。除此之外，PSeD還具有良好的生物相容性和生物可降解性能，降解后的產物對人體無害，并且由于PSeD的降解周期比較長，所以在短期

圖6 PSeD熱熔膠粘結的PET板材的 抗剪切拉伸力學曲線

使用中對PSeD的粘結性能不會產生很大的影響。所以，PSeD有望作為醫用膠黏劑用于外科手術中。

[1] Perrin B R M, Braccini M, Bidan C M, et al. Adhesion of surgical sealants used in cardiothoracic and vascular surgery [J]. international journal of adhesion and adhesives, 2016, 70(8):81-89.

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[3] Strehin I, Nahas Z, Arora K, et al. A versatile pH sensitive chondroitin sulfate-PEG tissue adhesive and hydrogel [J]. Biomaterials, 2010, 31(10):2788-2797.

[4] Zhengwei Y, Haiping C, Jin G, et al. A functionalizable polyester with free hydroxyl groups and tunable physi℃ hemical and biological properties [J]. Biomaterials, 2010, 31(12):3129-3138.

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[6] You Z, Bi X, Wang Y. Fine Control of Polyester Properties via Epoxide ROP Using Monomers Carrying Diverse Functional Groups [J]. Macromolecular Bioscience, 2012, 12(6):822-829.

Preparation and properties of poly (sebacic acyl diacylglycerol) hot melt adhesive

Geng Congying, You Zhengwei*

(StateKeyLaboratoryforModificationofChemicalFibersandPolymerMaterials,CollegeofMaterialsScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

The applications of medical adhesives in surgery shorten the operation time, simplify the operation press and reduce the risk of postoperative infection and secondary surgery. However, the adhesives used in surgery nowadays still have some drawbacks, such as toxicity, poor biompatibility, which limit the application of medical adhesives in human body. In this paper, a polyester - poly (sebacic acyl diacylglycerol) (PSeD) with good crystallinity, biompatibility and biodegradability was prepared, which was promising to be used as hot melt adhesive in human body. The structure of PSeD was characterized by1H-NMR and FTIR, and its thermal properties were investigated by TGA and DSC. Finally, the shear-bonded behavior of PSeD hot melt adhesive was investigated, the result showed that the PSeD hot melt adhesive had good bonding performance on PET.

medical adhesives; hot melt adhesive; poly (sebacic acyl diacylglycerol)

2017-01-11

國家自然科學基金(21574019)，中央高校基本科研業務費專項資金和東華大學“勵志計劃”(B201303)。

耿聰穎(1993-)，女，河南新鄉人，在讀碩士研究生，研究方向為醫用高分子材料。

R318.08;TQ317

B

1006-334X(2017)02-0041-03

*通訊作者:游正偉，zyou@dhu.edu.cn。