張 梅，賈學增，陳 曦

（重慶化工職業(yè)學院，重慶 400020）

生物可降解高分子材料與生物體的化學結構極其相似，具有良好的力學性能與生物相容性，且制備工藝簡單，容易加工成型，可在動物或者人體內經過酶或非酶的作用進行降解［1-3］，降解產物具有良好的生物相容性，可通過生理代謝的方式排出體外?？缮锝到饩厶妓狨ゾ哂辛己玫纳锵嗳菪院土W性能［4-6］，經過生物降解后生成二氧化碳和中性的二元醇（酚），然后排出體外，不會產生殘留，對生物體的影響極低?？缮锝到饩厶妓狨サ募庸すに嚭唵?，可以通過改變主鏈化學結構或者引入各種類型的功能化側基，對材料進行改性，使其具有不同的性能，來滿足不同使用條件下的需要?？缮锝到饩厶妓狨ビ捎谄涮厥獾男阅?，在生物醫(yī)用材料領域的應用極廣。與傳統(tǒng)陶瓷材料相比，它更容易與骨剛性相匹配，在矯形外科手術和其他組織修復應用中具有明顯優(yōu)勢［7］；與金屬材料相比，可生物降解聚碳酸酯不會產生金屬離子，不會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，也不會引發(fā)局部炎癥反應，在固定支架方面有較好的應用前景［8］；可生物降解聚碳酸酯還可作為藥物的外殼，外殼緩慢降解，使藥物的釋放速率減慢，藥性持續(xù)時間加長，從而獲得更好的治療效果［9］。本文對生物可降解聚碳酸酯的種類、合成技術進行綜述，并對其在生物醫(yī)療領域的應用進行展望。

1 可降解聚碳酸酯的種類

1.1 含脂肪族主鏈的聚碳酸酯

含脂肪族主鏈的聚碳酸酯分子間作用力較小，具有熔融溫度低、溶解性能好、有一定親水性、玻璃化轉變溫度低等特性。黃霞等［10］以天然α-氨基酸為原料合成了含脂肪族主鏈的聚碳酸酯，并進行了水解實驗，結果表明，含脂肪族主鏈的聚碳酸酯具有良好的水解性能，其水解率對堿性降解液的濃度有一定依賴性。梁飛等［11］采用溶液預聚體法合成了毒性小、生物降解性能優(yōu)異的聚碳酸酯，當預聚溫度為80 ℃時，合成的聚碳酸酯拉伸強度為52.5 MPa，水解實驗表明，材料完全降解時間為60 d，降解性能優(yōu)異。

1.2 含芳香族主鏈的聚碳酸酯

在聚碳酸酯主鏈上引入含芳香基的單體鏈節(jié)，可以提高聚碳酸酯的力學性能。這類聚碳酸酯為無定型材料，可通過簡單的工藝方法（如注射模壓、吹塑等）制備。含芳香族主鏈的聚碳酸酯具有良好的力學性能，如含酪氨酸二肽的聚碳酸酯，其最大的抗張強度和楊氏模量分別可達50 MPa，112 GPa。含芳香族主鏈的聚碳酸酯表現(xiàn)出良好的生物相容性，水解成酪氨酸和二氧化碳，具有良好的生物相容性。李智勇等［12］采用溶液法制備了含芳香族主鏈的聚碳酸酯，該聚合物在高溫固化后表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，還具有良好疏水性，在沸水中浸泡24 h后的吸水率低至0.21%。Tangpasuthadol等［13］研究了含芳香族主鏈聚碳酸酯的降解機理，設計了一系列模擬聚合物重復單元的小型模型化合物，使用這些模型對水解速率進行模擬，結果表明，主鏈碳酸根鍵的水解速率較酯鏈鍵快，增加烷基鏈的長度可以降低兩個鍵的水解速率。

2 脂肪族聚碳酸酯的合成技術

2.1 光氣法

光氣法是以水和二氯甲烷為溶劑，通過光氣與脂肪族二元醇的縮聚，制備脂肪族聚碳酸酯。該方法工藝成熟，產品的物理性能穩(wěn)定，但是生產過程中需要鹽酸作為原料，產品中有殘留的氯離子，影響產品的使用，而且該方法對環(huán)境污染大，后續(xù)處理的成本高，該合成方法具有一定的局限性。目前的研究方向主要集中在減少產品中氯離子的殘留量，提高產品使用的適用性。黃振豪等［14］采用光氣法合成聚碳酸酯，主要以二甲烷、氯苯為原料，通過界面縮聚合成工藝和液-液離心萃取工藝制備，全流程可進行連續(xù)化生產。采用液-液離心萃取法洗滌，可使產品的氯含量由（650～750）×10-6（y）降至20×10-6（y）以下，二甲烷質量分數(shù)降至0.05%。

2.2 酯交換法

酯交換法是采用碳酸二烷基酯和脂肪二羥基化合物為原料，在堿性催化劑以及高溫條件下進行酯交換反應。與光氣法相比，這種方法不以鹽酸為原料，不會有殘留的氯離子，也不會污染環(huán)境，但是生成的聚碳酸酯力學性能較差，具體為黏度及硬度較低，目前的研究重點在選用合適的催化劑以及工藝提高其物理、化學性能。潘冬冬等［15］研究了以1,6-六亞甲基二氨基甲酸甲酯和聚碳酸酯二醇為原料，有機錫為催化劑，無溶劑熔融酯交換縮聚合成聚氨酯（PU）的新工藝，通過優(yōu)化縮聚反應溫度以及反應時間，可以得到相對分子質量較高、硬度較大、白度較好的PU，其特性黏度為61.30cm3/g，硬度為35.0，白度為61.2%。

2.3 加成共聚法

加成共聚法是由環(huán)氧化合物（如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等）與CO2在有機金屬催化劑的作用下制備聚碳酸酯，目前的研究熱點是選用環(huán)氧化合物以及有機金屬催化劑得到相對分子質量高的聚碳酸酯。燕豐［16］采用二氧化碳、環(huán)氧環(huán)己烷、α-環(huán)氧蒎烷為原料，四齒希夫堿金屬配合物SalenCr ⅢCl為主催化劑，雙（三苯基膦）氯化銨、3-丁基氯化銨、1-甲基咪唑、4-二甲氨基吡啶四者之一為助催化劑，在二氧化碳壓力為2.0～5.5 MPa的條件下將環(huán)氧環(huán)己烷、α-環(huán)氧蒎烷與二氧化碳進行加成共聚制備聚碳酸酯。該工藝簡單易操作，制備的脂肪族聚碳酸酯具有熱穩(wěn)定性好，相對分子質量高以及相對分子質量分布窄等優(yōu)點。

2.4 開環(huán)聚合法

環(huán)狀碳酸酯單體在引發(fā)劑作用下通過開環(huán)聚合可得到聚碳酸酯，開環(huán)聚合法具有反應條件溫和、熱效應低、聚合反應速率快、能在較短時間內達到較高相對分子質量、聚合物結構易控制、產物純凈等優(yōu)點。采用的引發(fā)劑可以是醇、酸、胺、鹵代烴等非金屬，金屬和酶等，目前的研究熱點主要在選用合適的引發(fā)劑以及工藝參數(shù)，得到物理生物性能好的脂肪族聚碳酸酯。馮俊等［17］采用豬胰脂肪酶為催化劑，通過開環(huán)聚合的方法合成了聚碳酸酯，相對分子質量為3000～18000，隨著反應時間的延長，聚碳酸酯的相對分子質量沒有明顯的變化，但產率逐漸提高，這種方法有利于提高脂肪族聚碳酸酯的產率。

3 可降解聚碳酸酯在生物醫(yī)療領域的應用

脂肪族聚碳酸酯具有生物降解性、生物相容性、表面溶蝕性能以及多功能性等特點，是一種優(yōu)良的藥物載體材料。王士海等［18］通過十六醇引發(fā)2,2-二甲基三亞甲基環(huán)碳酸酯開環(huán)聚合合成了聚碳酸酯，再與葉酸通過酯化反應合成了葉酸修飾的聚碳酸酯，以吲哚美辛為模型藥物，F(xiàn)e3O4粒子為磁源，通過乳化法制備了葉酸修飾的聚碳酸酯磁性載藥微球，結果表明，質量分數(shù)為9.5%的Fe3O4粒子被包裹在聚合物微球中，微球粒徑約320 nm，具有超順磁性，且對吲哚美辛的包載率為4.6%，載藥微球在模擬人體環(huán)境（pH=7.4，37 ℃）下36 h后的累積釋藥劑量為20.0%，具有緩釋效果。

脂肪族聚碳酸酯在降解過程中不會產生酸性物質，可避免局部由于pH值較低而引起的炎癥反應，可應用于人體生物組織工程方面。張玲等［19］利用聚碳酸亞丙酯和聚羥基丁酸己酸酯制備了不同比例的共混膜，發(fā)現(xiàn)共混膜上血管平滑肌細胞的黏附良好，將其制成的管形支架力學性能符合體內移植要求，支架的破裂強度與羊頸動脈相似，縫合強度均強于羊頸動脈，可望用于血管組織工程支架材料。

4 結語

綜述了可生物降解聚碳酸酯的種類及合成技術，并展望了可降解聚碳酸酯在生物醫(yī)療領域的應用。合成毒性小、生物降解性能優(yōu)異的聚碳酸酯是目前研究的重點，同時降低氯含量，提高硬度，提高產率是脂肪族聚碳酸酯合成技術的研究方向。由于聚碳酸酯具有緩慢的生物降解功能，可使藥物逐步緩慢釋放，提高治療效果，并降低藥物對人體的傷害。