PL212763B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
PL
(21) Numer zgłoszenia: 385530
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
212763
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
C08L 75/04 (2006.01)
C08G 18/66 (2006.01)
(22) Data zgłoszenia: 26.06.2008
Biodegradowalne poliuretany i sposób ich wytwarzania
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
AKADEMIA MORSKA, Gdynia, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
22.12.2008 BUP 26/08
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.11.2012 WUP 11/12
(72) Twórca(y) wynalazku:
JOANNA BRZESKA, Bolszewo, PL
PIOTR DACKO, Zabrze, PL
HELENA JANIK, Gdańsk, PL
MAREK KOWALCZUK, Zabrze, PL
MARIA RUTKOWSKA, Gdynia, PL
(74) Pełnomocnik:
PL 212763 B1
rzecz. pat. Zofia Krystyna Radoman
2
PL 212 763 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są biodegradowalne poliuretany i sposób ich wytwarzania, mające zastosowanie do celów medycznych jako materiał, podatny na biorozkład w organizmie żywym oraz
w inżynierii tkankowej i kontrolowanym uwalnianiu leków.
Znane są z opisu patentowego WO nr 2006/010278 „Biokompatabilny, biodegradowalny materiał poliuretanowy z kontrolowanym stosunkiem hydrofilowo-hydrofobowym” segmentowe i/lub usieciowane poliuretany, które zawierają jeden lub więcej, podatnych na hydrolityczną lub enzymatyczną
degradację, biokompatybilnych polioli, o masie cząsteczkowej 100-20000 g/mol i liczbie, co najmniej
dwóch aktywnych grup hydroksylowych.
Niedogodnością znanych, biokompatybilnych poliuretanów jest zastosowanie syntetycznych polioli, których produkt degradacji jest związkiem biokompatybilnym lecz niewystępującym naturalnie
w organizmie człowieka.
Znane są z opisu patentowego US nr 6784273 „Biomedyczne poliuretany, ich otrzymywanie
i zastosowanie”, poliuretany, które zawierają laktyd, kaprolakton, 1,4-diizocyjanian butanu oraz przedłużacz łańcucha 1,4-butanodiol.
Znany jest sposób ich wytwarzania, w którym otrzymany, w czasie 24 godzin, w temperaturze
130°C prepolimer kaprolakton/laktyd lub otrzymany w czasie 5 godzin, w 80°C zakończony grupami
izocyjanianowym blok 1,4-diizocyjanian butanu/1,4-butanodiol/1,4-diizocyjanian butanu rozpuszcza się
w dimetylosiloksanie i przedłuża, przez dodanie przedłużacza łańcucha, również rozpuszczonego
w dimetylosiloksanie.
Niedogodnością znanego sposobu ich wytwarzania jest 24 godzinny czas prowadzenia procesu
prepolimeryzacji, w temperaturze 130°C, co podwyższa koszty wytwarzania materiału.
Znane są z publikacji Xian Jun Loh, Xin Wang, Hongzhe Li, Xu Li, Jun Li: „Badania składu i cytotoksyczności biodegradowalnych poliestrouretanów, zbudowanych z poli([R]-3-hydroksymaślanu)
i polietylenoglikolu” Materials Science & Engineering C, 2007, 27, 267-273, biodegradowalne poliestrouretany zawierające w swej budowie naturalny polihydroksymaślan.
Niedogodnością znanego sposobu jest zastosowanie mikrobiologicznie otrzymanego pollihydroksymaślanu, o budowie krystalicznej. W komórkach żywych polihydroksymaślan jest amorficzny.
Celem wynalazku jest opracowanie biodegradowanych poliuretanów, w których wprowadzenie
do makrołańcucha poliuretanu polioksytetrametylenodiolu powoduje wzrost podatności na degradację
oksydacyjną, a wprowadzenie polikaprolaktonodiolu oraz zakończonego grupami wodorotlenowymi
ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) powoduje wzrost podatności na degradację hydrolityczną
wynalazku.
Sposób wytwarzania biodegradowanych poliuretanów jest również celem tego wynalazku.
Istotą wynalazku są biodegradowalne poliuretany charakteryzujące się tym, że zawierają od 14%
wag. do 18% wag. ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), od 46% wag. do 59% wag. polikaprolaktonodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz od 3% do 8%
wag. 1,4-butanodiolu.
Istotą wynalazku są biodegradowalne poliuretany charakteryzujące się tym, że zawierają od
14% wag. do 18% wag. ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), od 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz
od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolu.
Korzystnym skutkiem opracowania biodegradowalnych poliuretanów według wynalazku jest zastosowanie ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu), który jest syntetycznym odpowiednikiem
naturalnie produkowanego, jako źródło węgla i energii polihydroksymaślanu. Jego monomer, kwas
hydroksymasłowy, jest naturalnym składnikiem ciał ketonowych krwi ssaków i jako produkt degradacji
poliuretanu, nie stanowi zagrożenia dla organizmu.
Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużenie prepolimeru charakteryzujący się tym, że do od 14%wag. do 18% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag. do 59% wag. polikaproplaktonodiolu, jako segmentu giętkiego
łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4'diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora
dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 60°C do 70°C, w czasie 2 godzin. Otrzymany prepolimer
rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie poddaje się przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag.
1,4-butanodiolem w temperaturze od 55 C do 60°C przez okres 1,5 godziny. Folie poliuretanowe
otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki
PL 212 763 B1
3
i po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 105°C przez 5 godzin
w suszarce próżniowej.
Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużenie prepolimeru charakteryzuje się tym, że do, od 14% wag. do 18% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu, jako segmentu giętkiego łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4’-diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 50°C do 70°C w czasie 2 godzin.
Otrzymany prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie poddaje się
przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolem w temperaturze od 55°C do 60°C przez okres
1,5 godziny. Folie poliuretanowe otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 105°C przez 5 godzin w suszarce próżniowej.
Korzystnym skutkiem zastosowania sposobu według wynalazku jest krótki czas oraz niskie
temperatury prowadzenia reakcji.
Przedmiot wynalazku wyjaśniają przykłady opracowania biodegradowalnych poliuretanów i ich
sposób wytwarzania.
P r z y k ł a d I. Otrzymywanie w ilości 27,82 g biodegradowalnego poliuretanu. Prepolimer
uzyskano z 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu oraz 31,3%
wag. 4,4’-diizocyjanianu dicykloheksylometanu, wobec dibutylodilaurynianu cyny. Reakcję prowadzono pod obniżonym ciśnieniem, przy ciągłym mieszaniu. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze
wyznaczono przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem
solnym. Otrzymano prepolimer, który rozpuszczono w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłużono 7,9%
wag. 1,4-butanodiolu. Uzyskany 40% roztwór polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie wylewano na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewano w suszarce próżniowej.
P r z y k ł a d II. Otrzymywanie w ilości 22,99 g biodegradowalnego poliuretanu. Prepolimer
uzyskano z 17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu oraz
20,7% wag. 4,4’-diizocyjanianu dicykloheksylometanu, wobec dibutylodilaurynianu cyny. Reakcję prowadzono pod obniżonym ciśnieniem, przy ciągłym mieszaniu. Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznaczono przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszczono w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłużono 3,7% wag. 1,4-butanodiolu. Uzyskany 40% roztwór polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie wylewano na teflonowe płytki i, po
odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewano w suszarce próżniowej.
P r z y k ł a d III. Sposób odwodnienia substratów 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu)
i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu prowadzi się w temperaturze od 60°C do 70°C, pod obniżonym
ciśnieniem, w czasie 3 godzin. Sposób wytwarzania prepolimeru biodegradowalnego poliuretanu prowadzi się w temperaturze od 60°C do 70°C pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 2 godzin, przy ciągłym łączeniu się mieszaniny 14,6% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 46,2% wag. polikaprolaktonodiolu z 31,3% wag. 4,4’-diizocyjanianu dicykloheksylometanu wobec dibutylodilaurynianu cyny.
Zawartość wolnych grup NCO w prepolimerze wyznacza się przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą
i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłuża 7,9% wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C do 60°C, w czasie 1,5 godziny. Uzyskany 40% roztwór polimeru wylewa się na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewa się w 105°C w czasie 5 godzin, w suszarce próżniowej.
P r z y k ł a d IV. Sposób odwodnienia substratów 17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu)
i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu prowadzi się w temperaturze od 60°C do70°C, pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 3 godzin.
Sposób wytwarzania prepolimeru biodegradowalnego poliuretanu prowadzi się w temperaturze
od 60°C do70°C pod obniżonym ciśnieniem, w czasie 2 godzin, przy ciągłym łączeniu się mieszaniny
17,4% wag. poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i 58,2% wag. poliokosytetrametylenodiolu z 20,7% wag.
4,4’-diizocyjanianu dicykloheksylometanu wobec dibutylodilaurynianu cyny. Zawartość wolnych grup
NCO w prepolimerze wyznacza się przez ich reakcję z Ν,Ν-dibutyloaminą i odmiareczkowanie nadmiaru aminy kwasem solnym. Prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie i przedłuża 3,7%
wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C do 60°C, w czasie 1,5 godziny. Uzyskany 40% roztwór
polimeru wylewa się na teflonowe płytki i, po odparowaniu rozpuszczalnika, wygrzewa się w temperaturze 105°C w czasie 5 godzin, w suszarce próżniowej.
4
PL 212 763 B1
Zastrzeżenia patentowe
1. Biodegradowalne poliuretany zawierające polihydroksymaślan i diizocyjanian alifatyczny znamienne tym, że zawierają od 14%wag. do 18% wag. syntetycznego ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46%wag. do 59% wag. Polikaprolaktonodiolu lub 46% wag. do 59% wag. polioksytetrametylenodiolu i od 20% wag. do 30% wag. 4,4’-diizocyjanianu dicykloheksylometanu oraz od 3% wag.
w do 8% wag. 1,4-butanodiolu.
2. Sposób wytwarzania biodegradowalnych poliuretanów przez prepolimeryzację i przedłużanie
prepolimeru, znamienny tym, że od 14% wag. do 18% wag. syntetycznego ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) i od 46% wag do 59% wag. polikaprolaktonodiolu lub od 46% wag. do 59% wag.
polioksytetrametylenodiolu, jako segmentu giętkiego, łączy się z od 20% wag. do 30% wag. 4,4-diizocyjanianem dicykloheksylometanu wobec katalizatora dibutylodilaurynianu cyny, w temperaturze od 60°C
do 70°C w czasie 2 godzin i otrzymany prepolimer rozpuszcza się w Ν,Ν-dimetyloformamidzie, a następnie w poddaje się przedłużaniu od 3% wag. do 8% wag. 1,4-butanodiolu, w temperaturze od 55°C
do 60°C, przez okres 1,5 godziny, zaś folie poliuretanowe otrzymuje się przez wylanie 40% roztworu
polimeru w Ν,Ν-dimetyloformamidzie na teflonowe płytki i po odparowaniu rozpuszczalnika poddaje
się wygrzewaniu w temperaturze105°C przez 5 godzin w suszarce próżniowej.
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)