可固化聚合物组合物的制作方法

本公开内容总体上涉及可固化组合物如光致固化(可光固化，photocurable)和热致固化(可热固化，thermocurable)组合物的制备和用途，以通过增材制造方法来制备可生物吸收的植入物。

背景技术：

1、立体光刻(sla)是一种相对良好开发的用于制备三维(3-d)对象的增材打印技术。在立体光刻方法中，诸如紫外光(uv)或可见光之类的光被用于以高准确度和高精密度将液体材料光聚合为所设计的结构，如三维制品。连续的薄层例如在切片cad(计算机辅助设计)模型的指导下通过uv或可见光发生光聚合。

2、sla通常使用液体光致聚合(可光聚合，photopolymerizable)的聚合物组合物，该聚合物组合物可以被称为树脂或油墨制剂。通过sla生产的制品的宏观性能和降解曲线部分地取决于聚合物化学和加工技术。

3、本公开内容提供可用于固化过程例如立体光刻(sla)的化合物和组合物，其相对于用于此目的的当前已知化合物和组合物具有若干优点。

4、在背景部分中讨论的所有主题不必需地是现有技术，并且不应仅由于其在背景部分中的讨论而被认为是现有技术。沿着这些思路，除非明确指出是现有技术，否则不应将在背景部分中讨论的或与这样的主题相关联的现有技术中的任何问题视为现有技术。相反，背景部分中对任何主题的讨论都应视为发明人解决特定问题的方式的一部分，而这本身也可能是创造性的。

技术实现思路

1、简言之，在一个方面，本公开内容提供了化合物和组合物，其可用于固化过程，比如光固化过程或者比如与光固化过程结合使用的热固化过程。固化过程可用于制造制品，如医疗装置和涂层。一种示例性的固化过程是立体光刻(sla)，其是一种增材制造方法，其中含有一种或多种光反应性化合物(包括例如光反应性大分子单体)的根据本公开内容的可固化组合物在形成制造制品的过程期间发生光聚合(光固化)。另一种示例性的固化过程是涂覆方法，其中将本公开内容的化合物和/或组合物放置在表面上，然后通过暴露于热量发生固化(热固化)和/或通过暴露于光化辐射发生固化(即光聚合或光固化)以在该表面上提供固体涂层。这些固化产物(即通过使如本文所公开的组合物固化形成的产物)在本文中通常可以称为制品、涂层、薄膜、材料等。因此，当通过制备制品来举例说明本公开内容时，应理解可以同样地制备涂层或其他材料。在一个方面，制品、涂层等是可生物降解的。

2、在一个方面，本公开内容提供了通过固化过程形成的可生物降解的聚合物材料。该材料可以用于生产具有有限寿命的制品，使得在一段时间之后，不再存在由该可生物降解材料形成的制品。例如，该材料可以是装置如医疗装置上的涂层，其中该涂层在一段时间后会降解。在另一个实例中，该材料可以用于制备医疗装置，例如用于组织修复的网状物，使得在一定时间之后，制品的一部分存在或制品全都不存在，并且完成组织修复。作为另一个实例，医疗装置可以是组织粘合剂或密封剂，其中本公开内容的可聚合组合物可以施用于需要粘合剂或密封剂的组织，然后将该组合物暴露于足以引起该组织上的组合物光聚合的光化辐射。

3、根据本公开内容，在一个方面，使用例如如本文公开的化合物和组合物，可以利用立体光刻来制备这样的材料和制品。本公开内容解决了关于与活体接触的热-和光-固化材料如sla生产的制品的问题，包括关于所生产的制品的安全性和功效，特别是它们的生物相容性和细胞毒性的问题。

4、在一个方面，本公开内容提供了聚合物组合物的制备和用途。聚合物组合物可以包含光致聚合聚合物或由光致聚合聚合物制成，该光致聚合聚合物包括均聚物、共聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、无规嵌段共聚物或其组合。聚合物组合物可以包含热致固化聚合物或由热致固化聚合物制成，该热致固化聚合物包括均聚物、共聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、无规嵌段共聚物或其组合。在一个方面，聚合物组合物是双网络，因为两种化学上不同的聚合物以掺混物形式存在于组合物中，其中任选地该双网络聚合物组合物可以表征为是固体。在一个方面，聚合物组合物是单一网络，因为单一聚合物存在于组合物中，其中任选地该单一网络聚合物组合物可以表征为是固体。在一个方面，单一网络包括交联聚合物。在一个方面，双网络包括交联聚合物。聚合物组合物可以用于例如通过增材制造方法来制备可生物吸收的植入物。

5、在一个方面，本公开内容提供了一种组合物，其包含(1)具有多个光致聚合基团的化合物，在本文中称为polyhv，和(2)彼此是热反应性(可热固化)以形成聚合物的两种化合物的混合物，其中该两种化合物在本文中可以称为polyδ1和polyδ2或统称为polyδ(即polyδ是指polyδ1和polyδ2的混合物)。在一个方面，该组合物另外包含光引发剂。在一个方面，该组合物另外包含稳定剂。在一个方面，本公开内容提供了一种固化的和任选交联的组合物，该组合物由包含光引发剂、polyhv和polyδ的组合物的光聚合产生，其中这种固化的(例如，交联的)组合物可以说成具有单一网络，其是指由与自身反应的polyhv形成的网络。在一个方面，本公开内容提供了由polyhv的光聚合以及polyδ1与polyδ2的热聚合产生的双网络组合物，其中polyhv和polyδ中的每一种形成独立的网络，其中之一或两者任选地为交联的网络。这两个独立的网络一起形成一个互穿的双网络。因此双网络通过热固化和光固化具有热反应性组分(polyδ1和polyδ2)和至少一种光反应性组分(polyhv)的组合物而形成。在一个方面，光固化先于热固化。在一个方面，热固化先于光固化。

6、在一个方面，本公开内容提供了一种组合物，其包含1)具有多个光致聚合硫醇基团的化合物，本文称为polysh，和2)具有多个光致聚合烯键式不饱和基团的化合物，本文称为polyeu，其中polysh和polyeu彼此是光反应性的。在一个方面，该组合物另外包含光引发剂。在一个方面，该组合物另外包含稳定剂。在一个方面，本公开内容提供了一种由包含光引发剂、polysh和polyeu的组合物的光固化(光聚合)产生的单一网络聚合物组合物。在一个方面，本公开内容提供了由包含光引发剂、polysh和polyeu的组合物的光固化(光聚合)产生的单一网络交联组合物。在另一个方面，本公开内容提供了由包含光引发剂、稳定剂、polysh和polyeu的组合物的光固化(光聚合)产生的单一网络交联组合物。示例性的eu基团是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和降冰片烯基，其中polyeu是指包含多个eu基团(任选地两个eu基团或三个eu基团或四个eu基团)的化合物。

7、在一个方面，本文公开了用于固化过程如3-d打印以及用于制备和使用所得的固化制品的方法和组合物。例如，本公开内容提供了一种用于光聚合打印制品的方法，该方法包括：a)将光致聚合组合物暴露于合适波长的光持续一段时间，该光致聚合组合物包含如本文所公开的polyeu大分子单体和polysh；任选地与一种或多种其他组分如至少一种光引发剂组分和/或至少一种悬浮在组合物中的光反射性材料组分(包含光反射性材料)和/或至少一种稳定剂组合；以及形成包含光致聚合组合物的聚合产物的打印制品。在另一个方面，本公开内容提供一种用于光聚合打印制品的方法，其包括：a)将包含polyhv、polyδ1和polyδ2的光致聚合组合物暴露于合适波长的光持续一段时间；和b)使polyδ1与polyδ2热聚合；任选地与一种或多种其他组分如至少一种光引发剂组分和/或至少一种悬浮在组合物中的光反射性材料组分(包含光反射性材料)和/或至少一种稳定剂组合；以及形成包含光致聚合组合物的聚合产物的打印制品。

8、在一个方面，本文公开了用于光聚合过程如包括涂覆过程的成膜过程以及用于制备和使用这样光聚合材料的方法和组合物。例如，本公开内容提供了一种用于制品的光聚合涂层的方法，该方法包括：a)将本公开内容的光致聚合组合物施加至表面，b)将光致聚合组合物暴露于合适波长的光持续一段时间，该光致聚合组合物包含如本文所公开的polyeu大分子单体和polysh；任选地与一种或多种其他组分如至少一种光引发剂组分和/或至少一种悬浮在组合物中的光反射性材料组分(包含光反射性材料)和/或至少一种稳定剂组合；以及形成包含光致聚合组合物的聚合产物的固体涂层。

9、在其他方面，本公开内容提供大分子单体的聚合产物(其也可以称为预聚物)，其中大分子单体已经通过例如本文公开的一种或多种方法聚合。另外，本公开内容提供了一种由本文所公开的光致聚合化合物或组合物生产的制品(其可以被称为聚合物制品)，任选地通过本文所公开的一种或多种方法来生产。光聚合的大分子单体或制品可以是无毒的制品。另外，制品可以包含可生物降解的光聚合大分子单体，任选地处于与无毒量的光引发剂的掺混物中。任选地，制品可以包含可生物降解的光聚合大分子单体，任选地处于与无毒量的稳定剂的掺混物中。任选地，制品可以包含可生物降解的光聚合大分子单体，任选地处于与无毒量的uv反射材料的掺混物中。在一个方面，聚合物制品在生理条件下全部或部分是可生物降解的。然而，在一个备选方面，聚合物制品在生理条件下不是可生物降解的。

10、另外，本公开内容提供了一种光致聚合化合物(在本文中也称为大分子单体)，其包括多轴中心核(cc)和2-4个从中心核延伸的式(a)-(b)或(b)-(a)的臂，其中这些臂中的至少一个包含光反应性官能团(q)，并且(a)是选自碳酸亚丙酯(在本文中也称为t或tmc)和ε-己内酯(在本文也称为己内酯或c或cap)中的单体的聚合产物，而(b)是选自乙交酯、丙交酯和对一-二氧环己酮中的单体的聚合产物。大分子单体可以是本文公开的组合物和方法中的光致聚合大分子单体组分，并且可以光聚合以提供制品。

11、任选地，本公开内容的任何组合物在它们固化之前可以含有有效量的光引发剂，即，当将组合物暴露于从光源发出的辐射时有效实现光致聚合化合物的聚合的量的光引发剂，该光源递送适合激活光引发剂的所选波长的光。

12、在一个方面，本公开内容提供了一种3d打印(也称为增材打印，例如立体光刻)的方法，该方法包括：提供具有光致聚合化合物和光引发剂的本文所公开的可聚合组合物，和将该组合物暴露于有效激活光引发剂的光，以使可聚合组合物中的光致聚合化合物发生光聚合。在一个方面，将该组合物选择性地暴露于光，使得该组合物的选定部分而不是全部经历光聚合。在一个方面，光致聚合化合物是包括一种或多种polyhv化合物(例如本文中表示为polyeu和polysh的两种光致聚合化合物)的混合物。在一个方面，一种或多种光致聚合化合物与一种或多种热反应性化合物(例如本文中表示为polyδ1和polyδ2的两种热反应性化合物)混合。

13、本公开内容的上述和另外的特征以及获得它们的方式将变得明显，并且本公开内容将通过参考以下更详细的描述而得到最好的理解。本文公开的所有参考文献均通过引用以其整体并入本文，就如同每个参考文献单个地并入一样。

14、提供该简要概述是为了以简化形式引入某些构思，这些构思将在下面的详述中进一步详细描述。除非另有明确说明，否则该简要概述并不意图确定所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图限制所要求保护的主题的范围。

15、一个或多个实施方案的细节在以下描述中阐述。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可以与其他实施方案的特征组合。因此，本文描述的各种实施方案中的任何一个可以组合以提供进一步的实施方案。如果需要采用如本文中所确定的各种专利、申请和出版物的构思，则可以改变实施方案的方面，以提供其他实施方案。根据说明书、附图和权利要求书，其他特征、目的和优点将是明显的。

16、本公开内容的上述和另外的特征以及获得它们的方式将变得明显，并且本公开内容将通过参考以下更详细的描述而得到最好的理解。本文公开的所有参考文献均通过引用以其整体并入本文，就如同每个参考文献单个地并入一样。