[0027] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029] 如前所述，目前常用的增强凝胶材料的方法为化学交联，但制备过程复杂，工艺要求较高，不易工业化生产。
[0030] 有鉴于此，本发明的一个典型具体实施方式中，提供一种侧链含双键的聚氨酯，其分子结构式如下所示：
[0031]
[0032] 其中，m，n均取自不为0的自然数；
[0033] 优选的，m＝69～206；n＝8～21。
[0034] 本发明的又一具体实施方式中，提供上述侧链含双键的聚氨酯的制备方法，所述制备方法包括：
[0035] 将二异氰酸酯、聚乙二醇、1,5‑己二烯‑3,4‑二醇溶于有机溶剂进行催化升温反应后即得侧链含双键的聚氨酯(SDPU)。
[0036] 本发明的又一具体实施方式中，所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯；进一步优选为赖氨酸二异氰酸酯。
[0037] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中的聚乙二醇的分子量控制为3000～9000g/mol。
[0038] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中催化剂可以为锡类催化剂，包括但不限于二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡；
[0039] 为了进一步提高反应速率，并降低反应成本，控制催化剂的用量为单体总质量的0.1‑0.5％。
[0040] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中的有机溶剂可以是N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)；所述有机溶剂的用量控制为每1mL有机溶剂溶解0.5‑1g总反应物。
[0041] 经试验证明，当1,5‑己二烯‑3,4‑二醇的含量越高时，所制备的水凝胶强度越大，最大可达18MPa。这是因为1,5‑己二烯‑3,4‑二醇的含量增加时，双键的含量也随之增加，极大的增加了其交联作用位点，从而使之形成交联网络更加稳定的聚合物。故可以通过调节聚乙二醇与1,5‑己二烯‑3,4‑二醇之间的摩尔比来控制水凝胶的强度。在本发明的又一具体实施方式中，上述反应中的1,5‑己二烯‑3,4‑二醇与聚乙二醇的摩尔比为1:0.5‑1:1。
[0042] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中加入二异氰酸酯的用量为‑NCO与‑OH的摩尔比为1:1。
[0043] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应的反应温度为65‑80℃，进一步优选为70‑75℃。
[0044] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应的反应时间约2‑4h；具体的，反应终点红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止。
[0045] 本发明的又一具体实施方式中，反应结束后经提纯后获得SDPU，所述提纯具体方法为：使用DMF将含SDPU溶液稀释至0.1～0.2g/mL，然后冰乙醚进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重。
[0046] 本发明的又一具体实施方式中，提供上述侧链含双键的聚氨酯在制备高拉伸性能聚氨酯医用水凝胶中的应用。
[0047] 本发明的又一具体实施方式中，提供一种高拉伸性能聚氨酯医用水凝胶，所述高拉伸性能聚氨酯医用水凝胶，其制备方法包括：将上述SDPU和巯基封端的多臂聚乙二醇溶于水中，在催化剂作用下通过点击化学反应经交联获得。
[0048] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中的巯基封端多臂聚乙二醇包括4arm‑PEG‑SH、6arm‑PEG‑SH、8arm‑PEG‑SH，其分子量分别为2000‑5000、2000‑10000、2000‑20000g/mol；需要说明的是，相同分子量的八臂巯基聚乙二醇相比较于六臂和四臂巯基聚乙二醇提供的交联点更多，聚乙二醇的分子链更短，经过双键与巯基的交联作用，增加了水凝胶网络交联密度，从而增强了分子链之间的链缠结作用，从而可以使水凝胶能承受更大的压力。
[0049] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中选用的催化剂为有机碱催化剂，所述有机碱催化剂包括N,N‑二异丙基丙胺，所述有机碱催化剂用量为反应物总质量的0.05‑0.5％，优选为0.1％。
[0050] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中加入巯基封端多臂聚乙二醇中的巯基与SDPU的双键的摩尔比为1:1。
[0051] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中SDPU和巯基封端多臂聚乙二醇在去离子水中的总浓度控制为15wt％‑35wt％。
[0052] 本发明的又一具体实施方式中，上述点击反应的反应温度可以为常温，具体的，反应温度为20‑30℃。
[0053] 本发明的又一具体实施方式中，上述反应中反应时间控制为约2‑3h，具体的，反应‑1终点为红外光谱检测双键的特征吸收峰消失为止(～1630cm )。
[0054] 本发明制得的水凝胶交联密度高，形成的分子网络大小统一，受力时能够均匀受力，有优异的拉伸性能，同时也具有良好韧性；经试验验证，上述水凝胶的拉伸性能的断裂强度大于15MPa，断裂伸长率大于180％；同时水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，降解产物无毒可吸收或代谢；因此，本发明的又一具体实施方式中，提供上述水凝胶在生物医学工程领域中的应用。
[0055] 具体的，所述应用包括水凝胶作为体内植入材料(如医用软体填充材料)中的应用。
[0056] 以下通过实施例对本发明做进一步解释说明，但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0057] 实施例1
[0058] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，45g聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.059g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.1g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU1)。
[0059] 水凝胶的制备：将20g SDPU1和10.24g 4arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.03g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W1)
[0060] 实施例2
[0061] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，75g聚乙二醇(5000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.089g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.15g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU2)。
[0062] 水凝胶的制备：将20g SDPU2和6.77g 4arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.027g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W2)
[0063] 实施例3
[0064] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，105g聚乙二醇(7000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.119g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至0.1g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU3)。
[0065] 水凝胶的制备：将20g SDPU3和5.06g 4arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.027g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W3)
[0066] 实施例4
[0067] 聚氨酯的制备：将11.31g赖氨酸二异氰酸酯，60聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.075g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.15g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU4)。
[0068] 水凝胶的制备：将20g SDPU4和8.03g 4arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.028g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W4)
[0069] 实施例5
[0070] 聚氨酯的制备：将13.57g赖氨酸二异氰酸酯，90g聚乙二醇(5000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.11g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.1g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU5)。
[0071] 水凝胶的制备：将20g SDPU5和5.61g 4arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.027g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W5)
[0072] 实施例6
[0073] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，45g聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.089g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.15g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU6)。
[0074] 水凝胶的制备：将20g SDPU6和6.83g 6arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.027g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W6)
[0075] 实施例7
[0076] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，45g聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.089g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
80℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3h；再加入DMF稀释至
0.1g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU7)。
[0077] 水凝胶的制备：将20g SDPU7和5.12g 8arm‑PEG‑SH(2000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.025g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W7)
[0078] 实施例8
[0079] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，45g聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.059g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
80℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3h；再加入DMF稀释至
0.1g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU8)。
[0080] 水凝胶的制备：将20g SDPU8和20.48g 4arm‑PEG‑SH(4000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.04g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W8)
[0081] 实施例9
[0082] 聚氨酯的制备：将10.18g赖氨酸二异氰酸酯，45g聚乙二醇(3000g/mol)，3.42g 1,5‑己二烯‑3,4‑二醇和0.059g辛酸亚锡溶于200mL N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，油浴加热至
75℃恒温反应至用为红外光谱检测‑NCO的特征吸收峰消失为止，约3.5h；再加入DMF稀释至
0.15g/mL,然后用十倍体积的冰乙醚(‑6‑1℃)进行沉降，抽滤，常温真空干燥至恒重，得到侧链含双键的聚氨酯(SDPU9)。
[0083] 水凝胶的制备：将20g SDPU9和30.72g 4arm‑PEG‑SH(6000g/mol)溶于400mL去离子水后，在0.05g N,N‑二异丙基丙胺的催化下常温反应至检测红外光谱中双键的特征吸收峰消失，约24h，交联得到聚氨酯水凝胶(SDPU‑W9)。
[0084] 效果验证
[0085] 拉伸性能测试：采用万能力学实验机对水凝胶试样进行拉伸强度测试。试样规格：宽6.0mm、厚1.2mm、长度30mm，测试标距为15mm；测试条件：室温，拉伸速率为50mm/min。韧性是由应力应变曲线所围成的面积。
[0086] 细胞毒性测试：将水凝胶用紫外光灭菌2h，然后浸于提取完全的DMEM培养基中两天。以DMEM和L929小鼠成纤维细胞分别作为空白对照和模型细胞。将含提取物的DMEM与成纤维细胞在37℃下孵育3d，孵育期结束后用MTT法检测细胞活力。用酶联免疫检测仪检测在570nm波长处的光吸收值，可间接反映活细胞数量。
[0087] 细胞存活率＝(A1/A2)×100％
[0088] A1为提取物处理细胞的吸光度值；A2为对照细胞的吸光度值
[0089] 为了探究聚乙二醇、1,5‑己二烯‑3,4‑二醇之间的比例对水凝胶强度的影响，对SDPU‑W1、SDPU‑W4、SDPU‑W5分别进行拉伸性能测试。结果如图1所示，由此可知，当1,5‑己二烯‑3,4‑二醇的含量越高时，所制备的水凝胶强度越大，最大可达18MPa。这是因为1,5‑己二烯‑3,4‑二醇的含量增加时，双键的含量也随之增加，极大的增加了其交联作用位点，从而使之形成交联网络更加稳定的聚合物。因此，可以通过调节聚乙二醇与1,5‑己二烯‑3,4‑二醇之间的摩尔比来控制水凝胶的强度。
[0090] 为了探究多巯基化合物对水凝胶强度的影响，对SDPU‑W1、SDPU‑W6和SDPU‑W7进行拉伸性能测试。其测试结果如图2所示，可以发现，所制备的水凝胶最大拉伸强度很高，均大于15MPa，相比较之前文献报道的水凝胶强度更高，此外，水凝胶SDPU‑W1、SDPU‑W6、SDPU‑W7的拉伸强度从16.4MPa增加至20MPa，断裂伸长率依次从350％降低至180％。这是因为在相同分子量的情况下，八臂巯基聚乙二醇相比较于六臂和四臂巯基聚乙二醇提供的交联点更多，聚乙二醇的分子链更短，经过双键与巯基的交联作用，增加了水凝胶网络交联密度，从而增强了分子链之间的链缠结作用，使水凝胶能承受更大的压力。
[0091] 分别对水凝胶SDPU‑W1、SDPU‑W4、SDPU‑W5进行细胞毒性测试，其测试结果如图3所示，可以发现，水凝胶对细胞无明显毒性，其细胞存活率均能达到90％以上，其细胞存活率都很高，按照国标GB/T16886.20‑2015规定，细胞毒性为一级，适用于体内植入材料。此外，尽管不同水凝胶之间己二烯二醇的含量不同，但其细胞存活率在相同浓度下均无明显差异，表明己二烯二醇的含量对细胞存活率影响甚低。
[0092] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
