Polyactzuurstructuur, eigenschappen, synthese, gebruik

Hij Polyactinezuur, waarvan de juiste naam poly- (melkzuur) is, is een materiaal gevormd door polymerisatie van melkzuur. Het is ook bekend als poly-gelacteerd, omdat het kan worden verkregen uit de breuk en polymerisatie van lactide, wat een promergie van melkzuur is.

Poly- (melkzuur) of PLA is geen zuur, het is een polyester, dat kan worden waargenomen in de monomeer die het vormt. Het is een gemakkelijk biologisch afbreekbaar polymeer en is biocompatibel. Beide eigenschappen zijn te wijten aan het feit dat het zowel in de omgeving als in het menselijke of dierlijke lichaam gemakkelijk kan hydrolyseren. Bovendien genereert de afbraak ervan geen giftige verbindingen.

Vereenvoudigde formule van het polymeer van melkzuur of poly- (melkzuur). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]. Bron: Wikipedia Commons.

Jarenlang is de deelname van de PLA aan de filamenten aan hechting tijdens chirurgische operaties bekend. Het wordt ook gebruikt in de farmaceutische industrie in trage release medicijnen.

Het wordt gebruikt in implantaten voor het menselijk lichaam en er zijn veel studies voor gebruik in biologische weefsels, evenals voor drie -dimensionaal printing (3D) voor de meest diverse toepassingen.

Als een van de meest biologisch afbreekbare en niet-technische polymeren, hebben de producenten de vervanging van alle olie afgeleide kunststoffen die momenteel door dit materiaal in duizenden toepassingen worden gebruikt, verhoogd die momenteel in duizenden toepassingen worden gebruikt.

Volgens de fabrikanten is bovendien de productie en het gebruik van PL een manier om de hoeveelheid CO te verminderen₂ die wordt gegenereerd door het produceren van kunststoffen uit de petrochemische industrie.

[TOC]

Structuur

Poly- (melkzuur) is een polyester, dat wil zeggen, het heeft repetitieve eenheden van ester- (c = o) -o-r, iets dat te zien is in de volgende figuur:

Poly- (melkzuur) of PLA-structuur. Jü [CC0]. Bron: Wikipedia Commons.

Nomenclatuur

- Polymelkzuur)

- Poly-lacted

- PLA

- Poly- (L-lactzuur) of PLLA

- Poly- (zuur D, L-Lactic) of PDLLA

- Polyactinezuur

Eigenschappen

Fysieke staat

- Poly (zuur D, L-Lactic): Amorfe vaste stof.

- Poly (L-Lactic Acid): Fragile of bros transparante semicristallijne vaste stof.

Molecuulgewicht

Het hangt af van de mate van polymerisatie van het materiaal.

Glasachtige overgangstemperatuur

Het is de temperatuur waaronder het polymeer stijf, breekbaar en bros is, en waarboven het polymeer wordt elastisch en kneedbaar.

- Poly (L-Lactzuur): 63 ºC.

- Poli (zuur D, L-Lactic): 55 ºC.

Smeltpunt

- Poly (L-Lactic Acid): 170-180 ºC.

- Poli (zuur D, L-Lactic): het heeft geen fusiepunt omdat het amorf is.

Ontledingstemperatuur

227-255 ºC.

Dikte

- Auto: 1,248 g/cm³

- Kristallijn: 1,290 g/cm³

Andere eigenschappen

Mechanica

Poly- (L-Lacticus) heeft een mechanische kracht die groter is dan poly- (zuur D, L-cadic).

De PL is gemakkelijk om thermoplastisch te verwerken, zodat u zeer fijne filamenten van dit polymeer kunt verkrijgen.

Kan u van dienst zijn: alkalische oplossingen: definitie, eigenschappen en gebruik

Biocompatibiliteit

Het afbraakproduct, melkzuur, is niet-technisch en volledig biocompatibel, omdat het wordt geproduceerd door levende wezens. In het geval van de mens komt het voor in de spieren en rode bloedcellen.

Biologisch afbreekbaarheid

Het kan thermisch fractioneel zijn door hydrolyse in het menselijk lichaam, van dieren of door micro -organismen, die hydrolytische afbraak wordt genoemd.

Eenvoudige aanpassing van de kenmerken

Ze kunnen worden ontworpen om hun fysische, chemische en biologische eigenschappen te meten door middelen.

Synthese

Het werd voor het eerst verkregen in 1932 door vacuüm melkzuur te verwarmen. HO-CH3-COOH melkzuur is een molecuul met een chirale centrum (dat wil zeggen een koolstofatoom dat is bevestigd aan vier verschillende groepen).

Om deze reden heeft het twee enantiomeren of spiegelende isomeren (het zijn twee moleculen die identiek zijn, maar met verschillende ruimtelijke oriëntatie van hun atomen).

Enantiomeren zijn L -melkzuur en d -totisch zuur, die van elkaar worden onderscheiden door de manier waarop ze gepolariseerd licht afleiden. Het zijn spiegelende afbeeldingen.

Melkzuur enantimers. Links: L-lactzuur. Rechts: D-melkzuur. すじにく シチュー [CC0]. Bron: Wikipedia Commons.

L-melkzuur wordt verkregen uit fermentatie door natuurlijke suikers micro-organismen zoals melasse, aardappelzetmeel of maïsdextrose. Dit is de voorkeursvorm vandaag om het te verkrijgen.

Bij het bereiden van het poly- (melkzuur) van L-melkzuur, poly- (L-melkzuur) of PLLA wordt verkregen.

Aan de andere kant, wanneer het polymeer wordt bereid uit een mengsel van L-melkzuur en D-melkzuur, poly- (zuur D, L-lactiek) of pdlla wordt verkregen.

In dit geval is het zure mengsel een combinatie in gelijke delen van de D- en L -enantiomeren, verkregen door synthese uit het olieethyleen. Deze manier van verkrijgen wordt momenteel heel weinig gebruikt.

PLLA en PDLLA hebben iets andere eigenschappen. Polymerisatie kan op twee manieren worden gedaan:

- Vorming van een intermediair: de cyclische diameter genaamd lactida, waarvan de polymerisatie kan worden geregeld en een product met het gewenste molecuulgewicht kan worden verkregen.

Lactidale polymerisatie om de PLA te verkrijgen. Jü [Public Domain]. Bron: Wikipedia Commons.- Directe condensatie van melkzuur onder vacuümomstandigheden: die een laag of gemiddeld molecuulgewicht polymeer produceert.

Vergelijking van de twee vormen van plasis van de PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]. Bron: Wikipedia Commons.

Gebruik in de geneeskunde

De afbraakproducten zijn niet giftig, die zijn toepassing op dit gebied bevorderen.

Hechtingen

De basisvereiste van de filamenten voor hechtingen is dat ze in plaats daarvan de weefsels behouden totdat de natuurlijke genezing een sterk weefsel biedt in de plaats van de Unie.

Sinds 1972 wordt een hechtmateriaal genaamd Vicryl genaamd een zeer sterke bioabsorbeerbare gloeidraad of thread vervaardigd. Deze draad is gemaakt van een copolymeer van glycolzuur en melkzuur (90:10), dat snel wordt gehydrolyseerd op de hechtingsplaats, dus deze wordt gemakkelijk geabsorbeerd door het lichaam.

Het kan u van dienst zijn: RAAUM Law: Principle and Formula, Voorbeelden, oefeningen

Naar schatting degradeert de PLA in het menselijk organisme in 63% in ongeveer 168 dagen en 100% in 1,5 jaar.

Farmaceutisch gebruik

PLA -biologische afbreekbaarheid maakt het nuttig voor gecontroleerde afgifte van medicinale producten.

In de meeste gevallen wordt het medicijn geleidelijk vrijgegeven vanwege de hydrolytische afbraak en morfologische veranderingen van het reservoir (gemaakt met het polymeer) dat het medicinale product bevat.

In andere gevallen wordt de afgifte van geneeskunde langzaam gedaan door het polymeermembraan.

Implantaten

De PL is effectief gebleken in implantaten en steunen voor het menselijk lichaam. Goede resultaten zijn verkregen bij de fixatie van fracturen en osteotomieën of botoperaties.

Biologisch weefseltechniek

Er worden momenteel veel studies uitgevoerd voor de toepassing van PLA bij de reconstructie van weefsels en organen.

PLA -filamenten voor zenuwregeneratie bij verlamde patiënten zijn ontwikkeld.

Eerder werd plasma -plasma behandeld om het ontvankelijk te maken voor celgroei. De zenuwuiteinden worden samengevoegd om te worden gerepareerd door een kunstmatig behandeld plasma -segment.

Op dit segment worden speciale cellen gezaaid die zullen groeien en de leegte tussen de twee capes van de zenuw vullen, zich eraan verbinden. In de loop van de tijd verdwijnt PLA -ondersteuning en een continu zenuwkanaal verlaten.

Het is ook gebruikt bij de reconstructie van Vejigas, en werkt als steiger of platform waarop urotheliale cellen worden gezaaid (cellen die de blaas en organen van de urinewegen bedekken) en gladde spiercellen.

Gebruik in textielmaterialen

De PLA -chemie maakt de controle mogelijk van bepaalde vezel -eigenschappen die het voldoende maken voor een breed scala aan textieltoepassingen, voor kleding en meubels.

De vochtabsorptiecapaciteit van het vocht, en tegelijkertijd weinig vocht en geuren, maakt het nuttig voor het produceren van kleding voor hoge prestaties. Het is hypoallergeen, irriteert de huid niet.

Het dient zelfs voor huisdierkleding en vereist geen strijken. Het heeft een lage dichtheid, dus het is lichter dan andere vezels.

Het komt van een hernieuwbare bron en de productie ervan is economisch.

Diverse toepassingen

De PL is geschikt voor het maken van flessen voor verschillende toepassingen (shampoo, sappen en water). Deze flessen hebben glans, transparantie en duidelijkheid. Bovendien is PLA een uitzonderlijke barrière voor geuren en smaken.

Dit gebruik is echter voor temperaturen onder 50-60 ºC, omdat het de neiging heeft om te vervormen bij het bereiken van die temperaturen.

Het kan u van dienst zijn: bromous acid (hbro2): fysische en chemische eigenschappen en gebruik

Het wordt gebruikt bij de productie van gerechten, kopjes en wegwerp voedselgerei, evenals voedselcontainers, zoals yoghurt, fruit, pasta, kazen, enz., o PLA Foam Trays om vers voedsel in te pakken. Het absorbeert geen vet, olie, vocht en heeft flexibiliteit. Compost kan worden gedaan met de afvalplaat.

Rietjes, rietjes of plas. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/akte.in)]. Bron: Wikipedia Commons.

Het dient ook om fijne vellen te maken om voedingsmiddelen in te pakken zoals gefrituurde aardappelen of ander voedsel.

PLA Paraquelo -verpakking. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/akte.in)]. Bron: Wikipedia Commons.

Het kan worden gebruikt om kaarten te maken voor elektronische transacties en kaarten van de hotelkamer. PL -kaarten kunnen voldoen aan veiligheidskenmerken en de toepassing van magnetische banden mogelijk maken.

Het wordt veel gebruikt om de dozen of covers van zeer delicate producten te produceren, zoals elektronische en cosmetica -apparaten. Graden die speciaal voor dit gebruik zijn voorbereid, worden gebruikt door te koppelen aan andere vezels.

Het kan worden uitgebreid door PL om het te gebruiken als een blaasdemmateriaal voor het verzenden van delicate instrumenten of objecten.

Het dient om speelgoed van kinderen te maken.

Gebruik in engineering en landbouw

De PL dient om drainage te maken in bouwwerken, materiaalconstructiematerialen, zoals tapijten, gelamineerde vloeren en wandbehang, voor tapijten en dragersstoffen.

Het gebruik ervan in de elektriciteitsindustrie ontwikkelt zich, zoals het uitvoeren van dradencoating.

Een van de toepassingen is die van de landbouw, met de PLA zijn beschermende films van de bodem, die het onkruid kunnen beheersen en de voorkeur geven aan het behoud van de meststoffen. PLA -films zijn biologisch afbreekbaar, ze kunnen aan het einde van de oogst in de aarde worden opgenomen en dus voedingsstoffen bieden.

Plan protectora van de bodembeschermer in gewassen. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/akte.in)]. Bron: Wikipedia Commons.

Recent onderzoek

De toevoeging van nanocomposieten aan de PL wordt bestudeerd om sommige van zijn eigenschappen te verbeteren, zoals thermische resistentie, kristallisatiesnelheid, vlamvertraging, elektrische antistatische kenmerken en geleidende kenmerken, anti-UV en antibacteriële eigenschap.

Sommige onderzoekers hebben de mechanische kracht en elektrische geleidbaarheid van de PLA verhoogd door grafeen nanodeeltjes toe te voegen. Dit verhoogt aanzienlijk de toepassingen die de PL kan hebben met betrekking tot 3D -printen.

Andere wetenschappers slaagden erin om een ​​vasculaire patch te ontwikkelen (om slagaders van het menselijk lichaam te herstellen) door een organofosfaat te transporteren.

De vasculaire patch vertoonde dergelijke gunstige eigenschappen die het als veelbelovend beschouwen voor vasculaire weefseltechniek.

Een van de eigenschappen is het feit dat het geen hemolyse produceert (desintegratie van rode bloedcellen), het is niet toxisch voor cellen, bestand is tegen bloedplaatjesadhesie en presenteert een goede affiniteit tegenover cellen die bloedvaten bedekken.

Referenties

1. Kijk Kim, et al. (2019). Elektrisch gedrag en mechanisch sterke grafeen-politieke zuurcomposieten voor 3D-printen. ACS -toegepaste materialen en interfaces. 2019, 11, 12, 11841-11848. Hersteld van pubs.ACS.borg.
2. Tin Sin, Lee et al. (2012). Toepassingen van poly (melkzuur). In Handbook of Biopolymeren en Biologisch afbreekbare kunststoffen. Hoofdstuk 3. Hersteld van Scientedirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh, et al. (2007). Poly (melkzuur) vezel: een overzicht. Prog. Polym. Sci. 32 (2007) 455-482. Hersteld van Scientedirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie et al. (2013). Polylactide (PLA) -gebaseerde nanocomposieten. Vooruitgang in de polymere wetenschap. 38 (2013) 1504-1542. Hersteld van Scientedirect.
5. Zhang, Jun et al. (2019). Zwitterionische polymeer-merafed polylactinezuur vasculaire pleisters op basis van gedecellulariseerde steiger voor weefseltechniek. ACS Biomaterials Science & Engineering. Publicatiedatum: 25 juli 2019. Hersteld van pubs.ACS.borg.