Фторовмісні поліуретаносечовини як полімерні матеріали медичного призначення

Реферат: Фторовмісні поліуретаносечовини загальної формули: N H R 1 N C H O O R 2 N C H O R 1 N C N H O H R 3 N C H O Використовується як полімерні матеріали медичного призначення. n . МЕДИЧНОГО UA 119380 U (12) UA 119380 U UA 119380 U Корисна модель належить до високомолекулярних сполук, які містять вуглець з воднем, галогенами та киснем або без них, зв'язаних з атомом вуглецю шестичленного ароматичного ядра, а саме фторовмісних поліуретаносечовин (ФПУС) з центральним фрагментом тетрафторобензолу, загальної формули: N 1 H N C H R 2 O R N C H O 1 O N C N H R O 3 H N C H R O n 5 , де R1 = CH2 CH3 H CH2 C R2 = ; ; O (CH2)4 n CH3 n ; F O F F 15 20 25 F ; F O O 10 , де n=14,25; F O R3 = O F F , як полімерні матеріали медичного призначення. Зазначені сполуки можуть бути використані як полімерні матеріали на їх основі медичного призначення (стенти, хірургічний інструментарій, штучні судини, отоларингологія, деталі серцево-судинної системи тощо). Синтезовані ФПУС характеризуються високими міцнісними характеристиками, плівкоутворювальною здатністю, біосумісністю та тромборезистентністю. Відомі фторовані поліуретани, які отримують на основі 2,2,3,3,4,4,5,5октафторогексаметилендіізоціанату, поліоксіалкіленів або фторованих діолів і діамінів [1]. Вказані поліуретани, які містять атоми фтору в діізоціанатній та/або етерній складовій, синтезують форполімерним способом. Такі полімери характеризуються міцнісними характеристиками, біосумісністю і можуть бути використані як полімери, що контактують з рідким середовищем організму. Для отримання виробів медичного призначення застосовують фторовмісні поліуретани [2]. Дані полімери отримують поліконденсацією діізоціанату, фторованого діолу та поліетеру. Найбільш близькою за хімічною будовою до сполук, які заявляються, є ФПУС загальної формули: N H R 1 N C H O O 2 N C H R O R 1 N C N H O H де R1 = CH2 ; 1 R 3 N C H O n , UA 119380 U (CH2)4 R2 = O n , де n=14,25; F F F F R3 = 5 10 , які отримують форполімерним способом. На першій стадії, взаємодією 4,4'дифенілметандіізоціанату (ДФМДІІЦ) та поліокситетраметиленгліколю (ПТМГ, MM 1000) одержують форполімер. Потім, на другій стадії, проводять поліконденсацію форполімера з подовжувачем полімерного ланцюга - тетрафтородіамінобензолом [3]. Вказані фторовмісні поліуретаносечовини не забезпечують необхідний комплекс фізикохімічних та медико-біологічних властивостей для їх використання в медицині. Задачею запропонованої корисної моделі є синтез фторовмісних поліуретаносечовин, які відповідають загальній формулі як полімерні матеріали медичного призначення, котрі забезпечують необхідні фізико-хімічні та медико-біологічні властивості. Поставлене завдання вирішується тим, що синтезовані нові хімічні сполуки - фторовмісні поліуретаносечовини загальної формули: 1 R H 15 N C H N 2 O R N C H O O 1 N C N H R O H C O n , CH2 CH3 H CH2 C R2 = ; ; O (CH2)4 n CH3 n O F F , де n=14,25; F O R3 = O ; F F ; F O O F 25 N де R1 = 20 3 H R F . Синтезовані ФПУС, які містять у своєму складі атоми фтору в діамінній компоненті, характеризуються високими міцнісними характеристиками, плівкоутворювальною здатністю, біосумісністю та тромборезистентністю і можуть бути використані як полімерні матеріали на їх основі медичного призначення (стенти, штучні судини, отоларингологія, серцево-судинна хірургія). Вказані фторовмісні поліуретаносечовини, їх властивості та спосіб отримання в літературі не описані. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється прикладами. Приклад 1 2 UA 119380 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Синтез фторовмісної поліуретаносечовини на основі 2,4-,2,6-толуілендіізоціанату (R1 - ТДІ, суміш ізомерів 65/35), поліоксипропіленгліколю (R2 - ППГ, MM 1500, n=14) та 1,4-біс(nамінофенілового)етеру тетрафторогідрохінону (R3-n-БАФЕТФГХ) (ФПУС-1). В тригорлий реактор, який забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (аргон), вносили 4 г (0,0024 моля) олігоетердіізоціанату, синтезованого на основі та ТДІ та ППГ, який містив вільних 7,7 % ізоціанатних груп, в 15 мл ДМФА. Реакційну масу перемішували при кімнатній температурі протягом 20 хв. Потім, при постійному перемішуванні прибавляли 0,9069 г (0,0024 моля) n-БАФЕТФГХ в 10 мл ДМФА. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом 10 годин при кімнатній температурі. По закінченні реакції, розчин ФПУС висаджали в етиловий спирт, переосаджали із дистильованої води. Отриманий в такий спосіб полімер висушували добу за кімнатній температурі та 8 годин у вакуумній сушильній шафі за температури 80 °C. Отримана в такий спосіб ФПУС розчинна в органічних розчинниках розчинниках: ДМФА, ДМАА, ДМСО, N-МП. Ізрозчинів відповідних розчинників утворює плівку. Вихід ФПУС - 97 %. Характеристична в'язкість ([η]) - 0,25 дл/г (0,5 г/дл, ДМФА, 20±0,1 °C). Хімічні будова ФПУС-1 доведена даними елементного аналізу та 14-спектроскопії. Знайдено (%): С - 61,49, F-7,35. Вирахувано (%): С - 62,35, F-8,40. ІЧ-спектр (см): 1640-1720 (С=О), 3300 (=N-H), Фізико-механічні властивості ФПУС-1 наведені в таблиці. Приклад 2 Синтез фторовмісної поліуретаносечовини на основі 2,4-,2,6-толуілендіізоціанату (R1 - ТДІ, суміш ізомерів 65/35), поліоксипропіленгліколю (R2 - ППГ, MM 1500, n=14) та 1,4-біс(мамінофенілового)етеру тетрафторогідрохінону (R3 - м-БАФЕТФГХ) (ФПУС-2). Отримання ФПУС-2 здійснювали аналогічно синтезу ФПУС-1. ФПУС-2 розчинна в таких органічних розчинниках: ДМФА, ДМАА, ДМСО, N-МП. Із розчинів відповідних розчинників утворює плівку. Вихід ФПУС - 96 %. [η] - 0,20 дл/г (0,5 г/дл, ДМФА, 20±0,1 °C). Хімічні будова ФПУС-1 доведена даними елементного аналізу та 14-спектроскопії. Знайдено (%): С - 61,21, F-7,35. Вирахувано (%): С - 62,35, F-8,40. ІЧ-спектр (см): 1640-1720 (С=О), 3300 (=N-H). Фізико-механічні властивості ФПУС-2 наведені в таблиці. Приклад 3 Синтез фторовмісної поліуретаносечовини на основі 4,4'-дифенілметандіізоціанату (R1 ДФМДІІЦ), поліокситетраметиленгліколю (R2 - ПТМГ, MM 1000, n=25) та 1,4-біс(nамінофенілового)етеру тетрафторогідрохінону (R3-n-БАФЕТФГХ) (ФПУС-3). В тригорлий реактор, забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (аргон), вносили 6 г (0,0048 моля) олігоетердіізоціанату, синтезованого на основі ДФМДІІЦ та ПТМГ, який містив 6,55 % ізоціанатних груп в 25 мл ДМФА. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом 10 годин за кімнатної температури протягом 10 годин. По закінченню реакції, розчин ФПУС висаджали в етиловий спирт, переосаджали із дистильованої води. Отриманий в такий спосіб полімер висушували добу за кімнатної температури та 8 годин у вакуумній сушильній шафі за температури 80 °C. ФПУС-3 розчинна в органічних розчинниках, таких як: ДМФА, ДМАА, ДМСО, N-МП. Із розчинів відповідних розчинників утворює плівку. Вихід ФПУС - 98 %. [η] - 0,28 дл/г (0,5 г/дл, ДМФА, 20±0,1 °C). Хімічні будова ФПУС-3 доведена даними елементного аналізу та 14-спектроскопії. Знайдено (%): С - 63,20, F-6,15. Вирахувано (%): С - 64,32, F-7,8. ІЧ-спектр (см): 1640-1720 (С=О), 3300 (=N-H). Фізико-механічні властивості ФПУС-3 наведені в таблиці. Приклад 4 Синтез фторовмісної поліуретаносечовини на основі 4,4'-дифенілметандіізоціанату (R1 ДФМДІІЦ), поліокситетраметиленгліколю (R2 - ПТМГ, MM 1000, n=25) та 1,4-біс(nамінофенілового)етеру тетрафторогідрохінону (R3 - м-БАФЕТФГХ) (ФПУС-4). Отримання ФПУС-4 здійснювали аналогічно синтезу ФПУС-3. 3 UA 119380 U 5 10 15 20 25 ФПУС-4 розчинна в органічних розчинник, таких як: ДМФА, ДМАА, ДМСО, N-Mп. Із розчинів відповідних розчинників утворює плівку. Вихід ФПУС - 97 %. [η] - 0,28 дл/г (0,5 г/дл, ДМФА, 20±0,1 °C). Хімічні будова ФПУС-3 доведена даними елементного аналізу та ІЧ-спектроскопії. Знайдено (%): С - 63,20, F-6,15. Вирахувано (%): С - 64,32, F-7,8. ІЧ-спектр (см): 1640-1720 (С=О), 3300 (=N-H). Фізико-механічні властивості ФПУС-4 наведені в таблиці. Визначення гістотоксичності запропонованих ФПУС медичного призначення. Дослідження гістотоксичності ФПУС проводили методом культури тканин [4]. Як джерело клітин використовували підшкірну клітковину білих щурів, яка дає в умовах культивування in vitro ріст фібробластичних та фібробластоподібних елементів. В результаті проведених досліджень було встановлено, що ФПУС відносяться до класу нетоксичних полімерних матеріалів (показник гістотоксичності ФПУС відповідав значенням, які перебувають в межах 0,78-0,84). Отже, отримані полімери можуть бути застосовані в експериментальній біології та медицині. Дослідження гемосумісних властивостей запропонованих ФПУС. Гемосумісність одержаних полімерів оцінювали по зміні концентрації фібриногену в модельному середовищі та коагулогічних параметрів суцільної крові після контакту з плівками ФПУС [5]. На основі проведених досліджень встановлено, що незначне зниження фібриногена в модельному розчині та крові, вказує на малу ймовірність утворення тромбів при використанні вказаних полімерів. Припустиме зниження кількості тромбоцитів, а також збереження їх функційних властивостей вказує на те, що синтезовані ФПУС можуть бути використані як полімерні гемосумісні матеріали в серцевово-судинній хірургії [5, 6]. Таблиця Міцностні характеристики фторовмісних поліуретаносечовин Полімер ФПУС-1 ФПУС-2 ФПУС-3 ФПУС-4 ФПУС (Takakura T. et al.) 30 35 40 Міцність на розрив, МПа 75 32 95 57 Модуль пружності, МПа 67 23 87 37 Відносне подовження, % 770 1060 560 840 Залишкове подовження, % 30 40 15 25 60-70 540-1500 Джерела інформації: 1. Takakura Т., Kato M, Yamabe M. Fluorinated polyurethanes. 1. Synthesis and characterization of fluorinecontaining segmented poly(urethane-urea)s// Macromol. Chem. - 1990. - Vol. 191, No 3. - P. 625-632. 2. Li-Fen Wang, Yu-Hong Wei. Effect of soft segment length on properties of fluorinated polyurethanes// Colloids and Surfaces B: Biomaterials. - 2005. - 41. - P. 249-255. 3. Yong S.C., Ratner B.D. Surface structure of segmented poly(ether urethanes) and poly(ether urethane ureas) with various perfluoro chain extenders. An X-ray photoelectron spectroscopic investigation// Macromolecules. - 1986. - V. 19, No 4. - P. 1068-1078. 4. Липатова Т.Э., Пхакадзе Г.А. Полимеры в эндопротезировании. - К.: Наук. думка, 1983. - 158 с. 5. Баркаган З.С. Исследование системы гемостаза в клинике (методические указания). - Барнаул, 1975. - С. 83-87. 6. Полимеры медицинского назначения/ Под ред. С. Манабу. - М.: Мир, 1981. - 248 с. 4 UA 119380 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Фторовмісні поліуретаносечовини загальної формули: N H 1 N C H R 2 O R N C H O O 1 N C N H R O H 3 N C H R O n , де R1 = CH2 CH3 R2 = H CH2 C CH3 10 ; ; O (CH2)4 n n F O O F F , де n=14,25; ; F R3 = O F ; F O O F F , як полімерні матеріали медичного призначення. 15 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5