Polyaktinsyrastruktur, egenskaper, syntes, användningar

han Polyaktinsyra, vars korrekta namn är poly- (mjölksyra), är ett material som bildas genom polymerisation av mjölksyra. Det är också känt som poly-laktat, eftersom det kan erhållas från brott och polymerisation av laktid, som är en domerge av mjölksyra.

Poly- (mjölksyra) eller PLA är inte en syra, det är en polyester som kan observeras i monomeren som bildar den. Det är en lätt biologiskt nedbrytbar polymer och är biokompatibel. Båda egenskaperna beror på att det lätt kan hydrolysera både i miljön och i den mänskliga eller djurskroppen. Dessutom genererar dess nedbrytning inte giftiga föreningar.

Förenklad formel för polymeren av mjölksyra eller poly- (mjölksyra). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]. Källa: Wikipedia Commons.

I flera år har deltagandet av PLA i filamenten att suturera under kirurgiska operationer varit känt. Det används också i läkemedelsindustrin i långsamma mediciner.

Det används i implantat för människokroppen och det finns många studier för användning i biologiska vävnader, liksom för tre dimensionell tryckning (3D) för de mest olika applikationerna.

Som en av de mest biologiskt nedbrytbara och icke-tekniska polymererna har dess producenter höjt ersättningen av all olje-härledd plast som för närvarande används i tusentals applikationer av detta material.

Dessutom, enligt dess tillverkare, är produktion och användning av PL ett sätt att minska mängden CO₂ som genereras genom att producera plast från den petrokemiska industrin.

[TOC]

Strukturera

Poly- (mjölksyra) är en polyester, det vill säga den har repetitiva enheter av ester- (C = O) -O-R, något som kan ses i följande figur:

Poly- (mjölksyra) eller PLA-struktur. Jü [CC0]. Källa: Wikipedia Commons.

Nomenklatur

- Poly- (mjölksyra)

- Poly-lakt

- Pla

- Poly- (L-mjölksyra) eller PLLA

- Poly- (syra d, l-laktisk) eller pdlla

- Polyaktinsyra

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

- Poly (syra d, l-laktisk): amorf fast fast.

- Poly (L-mjölksyra): bräcklig eller spröd transparent halvkristallint fast ämne.

Molekylvikt

Det beror på graden av polymerisation av materialet.

Glasartikat

Det är temperaturen under vilken polymeren är styv, bräcklig och spröd, och över vilken polymeren blir elastisk och formbar.

- Poly (L-mjölksyra): 63 ºC.

- Poli (syra d, l-laktisk): 55 ºC.

Smältpunkt

- Poly (L-mjölksyra): 170-180 ºC.

- Poli (syra d, l-laktisk): den har ingen fusionspunkt eftersom den är amorf.

Nedbrytningstemperatur

227-255 ºC.

Densitet

- Auto: 1 248 g/cm³

- Kristallin: 1 290 g/cm³

Andra egenskaper

Mekanik

Poly- (L-mjölksyra) har en mekanisk kraft större än poly- (syra d, l-kadisk).

PL är lätt att bearbeta termoplastiskt, så att du kan få mycket fina filament av denna polymer.

Kan tjäna dig: Alkalina lösningar: Definition, egenskaper och användningar

Biokompatibilitet

Dess nedbrytningsprodukt, mjölksyra, är icke-teknisk och helt biokompatibel, eftersom den produceras av levande varelser. När det gäller människan förekommer det i musklerna och röda blodkroppar.

Biologiskt nedbrytbarhet

Det kan vara termiskt fraktionellt genom hydrolys i människokroppen, av djur eller av mikroorganismer, som kallas hydrolytisk nedbrytning.

Enkel modifiering av dess egenskaper

De kan utformas för att mäta sina fysiska, kemiska och biologiska egenskaper med hjälp av medel.

Syntes

Det erhölls först 1932 genom uppvärmning av vakuum mjölksyra. HO-CH3-CH-COOH mjölksyra är en molekyl med ett chiralt centrum (det vill säga en kolatom som är fäst vid fyra olika grupper).

Av denna anledning har den två enantiomerer eller spekulära isomerer (de är två molekyler som är identiska men med olika rumsliga orientering av deras atomer).

Enantiomerer är L -mjölksyra och d -insyra, som skiljer sig från varandra genom hur de avleder polariserat ljus. De är spekulära bilder.

Mjölksyra -enantimer. Vänster: L-mjölksyra. Höger: D-mjölksyra. すじにく シチュー [CC0]. Källa: Wikipedia Commons.

L-mjölksyra erhålls från jäsning av naturliga sockerarter mikroorganismer som melass, potatisstärkelse eller majsdextros. Detta är den föredragna formen idag för att få den.

Vid framställning av poly- (mjölksyra) från L-mjölksyra, poly- (L-mjölksyra) eller PLLA erhålls.

Å andra sidan, när polymeren framställs från en blandning av L-mjölksyra och D-mjölksyra, erhålls poly- (syra D, L-mjölk) eller PDLLA.

I detta fall är syrablandningen en kombination i lika delar av D- och L -enantiomererna, erhållna genom syntes från oljeetylen. Detta sätt att få används mycket lite för närvarande.

PLLA och PDLLA har något olika egenskaper. Polymerisation kan göras på två sätt:

- Bildning av en mellanhand: Den cykliska diametern som kallas Lactida, vars polymerisation kan kontrolleras och en produkt med önskad molekylvikt kan erhållas.

Laktidal polymerisation för att erhålla PLA. Jü [allmän domän]. Källa: Wikipedia Commons.- Direkt kondensation av mjölksyra under vakuumförhållanden: som ger en låg eller medelstor molekylviktspolymer.

Jämförelse av de två formerna av plaser i PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]. Källa: Wikipedia Commons.

Användningar inom medicin

Dess nedbrytningsprodukter är giftiga, vilket gynnar dess tillämpning på detta område.

Suturer

Det grundläggande kravet för filamenten för suturer är att de håller vävnaderna istället tills den naturliga läkningen ger en stark vävnad i stället för unionen.

Sedan 1972 tillverkas ett suturmaterial som kallas Vicryl, ett mycket starkt bioabsorberbart filament eller tråd. Denna tråd är tillverkad av en sampolymer av glykolsyra och mjölksyra (90:10), som snabbt hydrolyseras vid suturplatsen, så den absorberas lätt av kroppen.

Det kan tjäna dig: RAAULT LAG: Princip och formel, exempel, övningar

Det uppskattas att PLA i den mänskliga organismen försämras hos 63% på cirka 168 dagar och 100% på 1,5 år.

Läkemedelsanvändning

PLA -biologisk nedbrytbarhet gör det användbart för kontrollerad frisättning av läkemedel.

I de flesta fall frigörs läkemedlet gradvis på grund av den hydrolytiska nedbrytningen och morfologiska förändringarna av reservoaren (tillverkad med polymeren) som innehåller läkemedelsprodukten.

I andra fall görs frisläppandet av medicinen långsamt genom polymermembranet.

Implantat

PL har visat sig vara effektivt i implantat och stöd för människokroppen. Bra resultat har erhållits vid fixering av frakturer och osteotomier eller benoperationer.

Biologisk vävnadsteknik

Många studier genomförs för närvarande för tillämpning av PLA i rekonstruktion av vävnader och organ.

PLA -filament för nervregenerering hos förlamade patienter har utvecklats.

Tidigare behandlas plasmaplasma för att göra det mottagligt för celltillväxt. Nervändarna förenas för att repareras av ett konstgjort segment av plasmabehandlat.

På detta segment sås specialceller som kommer att växa och fylla tomrummet mellan de två kapporna på nerven och förenar dem. Med tiden försvinner PLA -stöd och lämnar en kontinuerlig nervkanal.

Det har också använts i rekonstruktionen av Vejigas, fungerar som byggnadsställningar eller plattform på vilka urotelceller sås (celler som täcker urinvägarna och organen i urinvägarna) och glatta muskelceller.

Användning i textilmaterial

PLA -kemin tillåter kontroll av vissa fiberegenskaper som gör det tillräckligt för en mängd olika textilapplikationer, för kläder och möbler.

Till exempel gör dess fuktabsorptionskapacitet, och samtidigt lite fukt och lukt, det är användbart för att tillverka kläder för högpresterande idrottare. Det är hypoallergen, irriterar inte huden.

Det tjänar även för husdjurskläder och kräver inte strykning. Den har låg densitet, så det är lättare än andra fibrer.

Det kommer från en förnybar källa och dess produktion är ekonomisk.

Olika applikationer

PL är lämplig för att göra flaskor för flera användningsområden (schampo, juice och vatten). Dessa flaskor har glans, öppenhet och tydlighet. Dessutom är PLA en exceptionell barriär för lukt och smaker.

Denna användning är emellertid för temperaturer under 50-60 ºC, eftersom den tenderar att deformeras när man når dessa temperaturer.

Det kan tjäna dig: bromsyra (Hbro2): fysiska och kemiska egenskaper och användningar

Det används vid produktion av rätter, koppar och engångsredskap, såväl som matbehållare, som yoghurt, frukt, pasta, ostar, etc., O PLA -skumbrickor för att packa färska livsmedel. Det absorberar inte fett, olja, fukt och har flexibilitet. Kompost kan göras med avfallsplattan.

Halm, sugrör eller plas. F. Kesselring, fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/gärning.i)]. Källa: Wikipedia Commons.

Det tjänar också till att göra fina lakan för att packa mat som stekt potatis eller andra livsmedel.

PLA PARAQUELO -förpackning. F. Kesselring, fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/gärning.i)]. Källa: Wikipedia Commons.

Det kan användas för att göra kort för elektroniska transaktioner och nyckelkort för hotellrum. PL -kort kan följa säkerhetsegenskaperna och möjliggöra tillämpning av magnetband.

Det används allmänt för att tillverka lådorna eller omslagen av mycket känsliga produkter, till exempel elektroniska och kosmetikenheter. Grader som är speciellt förberedda för denna användning används genom att koppla med andra fibrer.

Det kan göras utvidgas av PL för att använda det som ett blåsdämpningsmaterial för att skicka delikata instrument eller objekt.

Det tjänar till att göra barnleksaker.

Användningar inom teknik och jordbruk

PL tjänar till att göra dränering i byggnadsarbeten, materialbyggnadsmaterial, såsom mattor, laminerade golv och vägg tapeter, för mattor och transporttyger.

Dess användning inom elindustrin utvecklas, till exempel att utföra ledningsbeläggning.

Bland dess tillämpningar är jordbruket, med PLA är tillverkade skyddsfilmer av jorden, som gör det möjligt att kontrollera ogräs och gynna gödningsmedel. PLA -filmer är biologiskt nedbrytbara, de kan integreras i jorden i slutet av skörden och därmed ge näringsämnen.

Planera protektor för jordskyddet i grödor. F. Kesselring, fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/gärning.i)]. Källa: Wikipedia Commons.

Nyliga studier

Tillsatsen av nanokompositer till PL studeras för att förbättra några av dess egenskaper, såsom termisk resistens, kristallisationshastighet, flamfördröjning, elektriska antistatiska egenskaper och ledande egenskaper, anti-UV och antibakteriell egenskap.

Vissa forskare har ökat den mekaniska kraften och elektriska konduktiviteten hos PLA -tillägg av grafenanopartiklar. Detta ökar avsevärt de applikationer som PL kan ha när det gäller 3D -utskrift.

Andra forskare lyckades utveckla en vaskulär lapp (för att reparera artärerna i människokroppen) genom ympning av ett organofosfat.

Den vaskulära lappen visade så gynnsamma egenskaper att betrakta det som lovande för vaskulär vävnadsteknik.

Bland egenskaperna är det faktum att det inte producerar hemolys (sönderdelning av röda blodkroppar), det är inte giftigt för celler, motstår blodplättadhesion och ger god affinitet mot celler som täcker blodkärl.

Referenser

1. Titta Kim, et al. (2019). Elektriskt beteende och mekaniskt starkt grafen-politiska syrakompositer för 3D-tryckning. ACS Applied Materials & Interfaces. 2019, 11, 12, 11841-11848. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.
2. Tin Sin, Lee et al. (2012). Tillämpningar av poly (mjölksyra). I handbok med biopolymerer och biologiskt nedbrytbar plast. Kapitel 3. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh, et al. (2007). Poly (mjölksyra) fiber: en översikt. Prog. Polym. Sci. 32 (2007) 455-482. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie et al. (2013). Polylaktid (PLA) -baserade nanokompositer. Framsteg inom polymervetenskap. 38 (2013) 1504-1542. Återhämtat sig från Scientedirect.
5. Zhang, Jun et al. (2019). Zwitterionic polymer-merafed polylaktinsyra vaskulära plåster baserade på avkolulatiserat ställning för vävnadsteknik. ACS Biomaterial Science & Engineering. Publikationsdatum: 25 juli 2019. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.