Struttura dell'acido poliattico, proprietà, sintesi, usi

Lui Acido poliattico, il cui nome corretto è poli- (acido lattico), è un materiale formato dalla polimerizzazione dell'acido lattico. È anche noto come poli-lattato, in quanto può essere ottenuto dalla rottura e dalla polimerizzazione del lattide, che è un dominio di acido lattico.

Poli- (acido lattico) o PLA non è un acido, è un poliestere, che può essere osservato nel monomero che lo forma. È un polimero facilmente biodegradabile ed è biocompatibile. Entrambe le proprietà sono dovute al fatto che può facilmente idrolizzare sia nell'ambiente che nel corpo umano o animale. Inoltre, il suo degrado non genera composti tossici.

Formula semplificata del polimero di acido lattico o poli- (acido lattico). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Per anni è stata nota la partecipazione del PLA nei filamenti alla sutura durante le operazioni chirurgiche. Viene anche utilizzato nell'industria farmaceutica nei farmaci lenti per il rilascio.

È usato negli impianti per il corpo umano e ci sono molti studi per l'uso nei tessuti biologici, nonché per la stampa tridimensionale (3D) per le applicazioni più diverse.

Essendo uno dei polimeri più biodegradabili e non tecnici, i suoi produttori hanno aumentato la sostituzione di tutte le materie plastiche derivate dall'olio che sono attualmente utilizzate in migliaia di applicazioni da questo materiale.

Inoltre, secondo i suoi produttori, la produzione e l'uso di PL è un modo per ridurre la quantità di CO₂ che viene generato producendo materie plastiche dall'industria petrolchimica.

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Struttura

Il poli- (acido lattico) è un poliestere, cioè ha unità ripetitive di estere- (c = o) -o-r, qualcosa che può essere visto nella figura seguente:

Poli- (acido lattico) o struttura PLA. Jü [CC0]. Fonte: Wikipedia Commons.

Nomenclatura

- Acido polilattico)

- Poli-lezione

- Pla

- Poli- (acido l-lattico) o PLLA

- Poli- (acido d, l-lattico) o pdlla

- Acido poliattico

Proprietà

Stato fisico

- Poli (acido d, l-lattico): solido amorfo.

- Poli (acido l-lattico): solido semicristallino trasparente fragile o fragile.

Peso molecolare

Dipende dal grado di polimerizzazione del materiale.

Temperatura di transizione vitrea

È la temperatura al di sotto della quale il polimero è rigido, fragile e fragile, e sopra la quale il polimero diventa elastico e malleabile.

- Poli (acido l-lattico): 63 ºC.

- Poli (acido d, l-lattico): 55 ºC.

Punto di fusione

- Poli (acido l-lattico): 170-180 ºC.

- Poli (acido d, l-lattico): non ha un punto di fusione perché è amorfo.

temperatura di decomposizione

227-255 ºC.

Densità

- Auto: 1.248 g/cm³

- Cristallino: 1.290 g/cm³

Altre proprietà

Meccanica

Poli-(acido l-lattico) ha una forza meccanica maggiore del poli-(acido D, L-cadico).

Il PL è facile da elaborare termoplasticamente, quindi puoi ottenere filamenti molto fini di questo polimero.

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Biocompatibilità

Il suo prodotto di degradazione, l'acido lattico, è non tecnico e totalmente biocompatibile, perché è prodotto dagli esseri viventi. Nel caso dell'essere umano, si verifica nei muscoli e nei globuli rossi.

Biodegradabilità

Può essere termicamente frazionario per idrolisi nel corpo umano, degli animali o di microrganismi, che si chiama degradazione idrolitica.

Facile modifica delle sue caratteristiche

Possono essere progettati per misurare le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche per mezzo.

Sintesi

Fu ottenuto per la prima volta nel 1932 riscaldando l'acido lattico sottovuoto. L'acido lattico HO-CH3-CH-COOH è una molecola con un centro chirale (ovvero un atomo di carbonio attaccato a quattro gruppi diversi).

Per questo motivo ha due enantiomeri o isomeri speculatori (sono due molecole identiche ma con un diverso orientamento spaziale dei loro atomi).

Gli enantiomeri sono acido l -lattico e acido d -otico, che si distinguono l'uno dall'altro dal modo in cui deviano la luce polarizzata. Sono immagini speculatori.

Enantimers di acido lattico. A sinistra: acido l-lattico. A destra: acido d-lattico. すじにく シチュー [CC0]. Fonte: Wikipedia Commons.

L'acido l-lattico è ottenuto dalla fermentazione da microrganismi di zuccheri naturali come melassa, amido di patate o destrosio di mais. Questa è la forma preferita oggi per ottenerlo.

Quando si preparano l'acido poli-(acido lattico) dall'acido l-lattico, si ottiene il poli-(acido l-lattico) o il PLLA.

D'altra parte, quando il polimero viene preparato da una miscela di acido l-lattico e acido d-lattico, poli- (acido d, l-lattico) o pdlla si ottiene.

In questo caso, la miscela acida è una combinazione in parti uguali degli enantiomeri d e l, ottenuti dalla sintesi dall'etilene dell'olio. Questo modo di ottenere viene utilizzato molto poco attualmente.

PLLA e Pdlla hanno proprietà leggermente diverse. La polimerizzazione può essere eseguita attraverso due modi:

- Formazione di un intermediario: il diametro ciclico chiamato Lactida, la cui polimerizzazione può essere controllata e si può ottenere un prodotto con il peso molecolare desiderato.

Polimerizzazione lattida per ottenere il PLA. Jü [dominio pubblico]. Fonte: Wikipedia Commons.- Condensazione diretta di acido lattico in condizioni di vuoto: che produce un polimero a basso o medio molecolare.

Confronto delle due forme di plaside del PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Usi in medicina

I suoi prodotti di degradazione sono non tossici, il che favorisce la sua applicazione in questo campo.

Suture

Il requisito di base dei filamenti per le suture è che mantengono i tessuti invece fino al quale la guarigione naturale fornisce un tessuto forte al luogo dell'Unione.

Dal 1972 viene prodotto un materiale di sutura chiamato Vicryl, un filamento o un filo bioabsorbibile molto forte. Questo filo è realizzato con un copolimero di acido glicolico e acido lattico (90:10), che viene rapidamente idrolizzato nel luogo della sutura, quindi viene facilmente assorbita dal corpo.

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Si stima che nell'organismo umano il PLA si degrada nel 63% in circa 168 giorni e il 100% in 1,5 anni.

Uso farmaceutico

La biodegradabilità PLA lo rende utile per il rilascio controllato di prodotti medicinali.

Nella maggior parte dei casi il farmaco viene gradualmente rilasciato a causa della degradazione idrolitica e dei cambiamenti morfologici del serbatoio (realizzato con il polimero) contenente il prodotto medicinale.

In altri casi, il rilascio della medicina viene eseguito lentamente attraverso la membrana polimerica.

Impianti

Il PL si è rivelato efficace negli impianti e nei supporti per il corpo umano. Buoni risultati sono stati ottenuti nella fissazione di fratture e osteotomie o interventi chirurgici ossei.

Ingegneria dei tessuti biologici

Sono attualmente in corso molti studi per l'applicazione del PLA nella ricostruzione di tessuti e organi.

Sono stati sviluppati filamenti PLA per la rigenerazione nervosa nei pazienti paralizzati.

In precedenza, il plasma al plasma viene trattato per renderlo ricettivo alla crescita cellulare. Le estremità nervose sono unite per essere riparate da un segmento artificiale di plasma trattato.

Su questo segmento, vengono seminate cellule speciali che crescerà e riempiranno il vuoto tra i due mantelli del nervo, unendosi a loro. Nel tempo, il supporto PLA scompare lasciando un canale nervoso continuo.

È stato anche usato nella ricostruzione di Vejigas, fungendo da impalcature o piattaforma su cui vengono seminate le cellule uroteliali (cellule che coprono la vescica e gli organi del tratto urinario) e le cellule muscolari lisce.

Utilizzare nei materiali tessili

La chimica del PLA consente il controllo di alcune proprietà in fibra che lo rendono adeguato per un'ampia varietà di applicazioni tessili, per abbigliamento e mobili.

Ad esempio, la sua capacità di assorbimento dell'umidità e allo stesso tempo poca umidità e odori, lo rende utile per la produzione di abiti per atleti ad alte prestazioni. È ipoallergenico, non irrita la pelle.

Serve anche per i vestiti per animali domestici e non richiede stiratura. Ha una bassa densità, quindi è più leggero di altre fibre.

Viene da una fonte rinnovabile e la sua produzione è economica.

Diverse applicazioni

Il PL è adatto per realizzare bottiglie per diversi usi (shampoo, succhi e acqua). Queste bottiglie hanno lucentezza, trasparenza e chiarezza. Inoltre, il PLA è una barriera eccezionale per odori e sapori.

Tuttavia, questo uso è per temperature inferiori a 50-60 ºC, poiché tende a deformarsi quando si raggiunge quelle temperature.

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Viene utilizzato nella produzione di piatti, tazze e utensili alimentari usa e getta, nonché contenitori alimentari, come yogurt, frutta, pasta, formaggi, ecc., O vassoi in schiuma per imballarsi per cibi freschi. Non assorbe grassi, olio, umidità e ha flessibilità. Il compost può essere fatto con la piastra di scarto.

Cannucce, cannucce o PLAS. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/azione.In)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Serve anche a preparare fogli sottili per imballare cibi come patate fritte o altri cibi.

Packaging PLA Paraquelo. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/azione.In)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Può essere utilizzato per realizzare carte per transazioni elettroniche e carte chiave per camere d'albergo. Le schede PL possono rispettare le caratteristiche di sicurezza e consentire l'applicazione di nastri magnetici.

È ampiamente utilizzato per produrre scatole o copertine di prodotti altamente delicati, come dispositivi elettronici e cosmetici. I gradi appositamente preparati per questo uso vengono utilizzati, accoppiando con altre fibre.

Può essere reso ampliato da PL per usarlo come materiale di smorzamento per l'invio di strumenti o oggetti delicati.

Serve a fare giocattoli per bambini.

Usi in ingegneria e agricoltura

Il PL serve a fare il drenaggio nei lavori di costruzione, materiali da costruzione di materiali, come tappeti, pavimenti laminati e carta da parati a parete, per tappeti e tessuti di trasporto.

Il suo utilizzo nel settore dell'elettricità si sta sviluppando, come condurre il rivestimento dei fili.

Tra le sue applicazioni c'è quella dell'agricoltura, con il PLA sono fabbricati film protettivi del suolo, che consentono di controllare le erbacce e favorire la conservazione del fertilizzante. I film PLA sono biodegradabili, possono essere incorporati nella terra alla fine del raccolto e quindi fornire nutrienti.

Pianificare la protetto della protezione del suolo nelle colture. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/azione.In)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Studi recenti

L'aggiunta di nanocompositi al PL viene studiata per migliorare alcune delle sue proprietà, come resistenza termica, velocità di cristallizzazione, ritardo della fiamma, caratteristiche antistatiche elettriche e caratteristiche conduttive, proprietà anti-UV e antibatterica.

Alcuni ricercatori hanno aumentato la forza meccanica e la conduttività elettrica del PLA aggiungendo nanoparticelle di grafene. Ciò aumenta considerevolmente le applicazioni che il PL può avere per quanto riguarda la stampa 3D.

Altri scienziati sono riusciti a sviluppare una patch vascolare (per riparare le arterie del corpo umano) da un organofosfato.

Il patch vascolare ha dimostrato proprietà così favorevoli da considerarlo promettente per l'ingegneria dei tessuti vascolari.

Tra le proprietà ci sono il fatto che non produce emolisi (disintegrazione dei globuli rossi), non è tossico per le cellule, resiste all'adesione piastrinica e presenta una buona affinità verso le cellule che coprono i vasi sanguigni.

Riferimenti

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