Struktura poliaktične kisline, lastnosti, sinteza, uporablja

On Poliaktična kislina, katerega pravilno ime je poli- (mlečna kislina), je material, ki ga tvori polimerizacija mlečne kisline. Znana je tudi kot poli-laktiran, saj ga je mogoče dobiti iz rupture in polimerizacije laktida, ki je domača mlečna kislina.

Poli- (mlečna kislina) ali PLA ni kislina, je poliester, ki ga lahko opazimo v monomeru, ki ga tvori. Je enostavno biorazgradljiv polimer in je biokompatibilen. Obe lastnosti sta posledica dejstva, da lahko zlahka hidrolizira tako v okolju kot v človeškem ali živalskem telesu. Poleg tega njegova razgradnja ne ustvarja strupenih spojin.

Poenostavljena formula polimera mlečne kisline ali poli-(mlečna kislina). Polyimek [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]. Vir: Wikipedia Commons.

Dolga leta je bila znana sodelovanje PLA v nitkah za šivanje med kirurškimi operacijami. Uporablja se tudi v farmacevtski industriji v zdravilih s počasnim sproščanjem.

Uporablja se v vsadkih za človeško telo in veliko je raziskav za uporabo v bioloških tkivih, pa tudi za tridimenzionalno tiskanje (3D) za najbolj raznolike aplikacije.

Ker je eden najbolj biološko razgradljivih in netehničnih polimerov, so njegovi proizvajalci dvignili zamenjavo vse naftne plastike, ki jih to gradivo trenutno uporablja v tisočih aplikacijah.

Poleg tega je po mnenju svojih proizvajalcev proizvodnja in uporaba PL način za zmanjšanje količine CO₂ ki nastane z ustvarjanjem plastike iz petrokemične industrije.

[TOC]

Struktura

Poly- (mlečna kislina) je poliester, torej ima ponavljajoče se enote ester- (c = o) -o-r, nekaj, kar je mogoče videti na naslednji sliki:

Poli- (mlečna kislina) ali PLA struktura. Jü [CC0]. Vir: Wikipedia Commons.

Nomenklatura

- Poli- (mlečna kislina)

- Poli-lakti

- Pla

- Poli- (l-laktična kislina) ali PLLA

- Poli- (kislina D, L-laktična) ali pdlla

- Poliaktična kislina

Lastnosti

Fizično stanje

- Poly (kislina D, L-laktična): amorfna trdna snov.

- Poli (l-laktična kislina): krhka ali krhka prozorna polkristalna trdna.

Molekularna teža

Odvisno je od stopnje polimerizacije materiala.

Temperatura stekla

To je temperatura, pod katero je polimer tog, krhek in krhek, in nad katero polimer postane elastičen in popravljen.

- Poli (l-laktična kislina): 63 ° C.

- Poli (kislina D, L-laktična): 55 ° C.

Tališče

- Poli (l-laktična kislina): 170-180 ° C.

- Poli (kislina D, l-laktična): nima fuzijske točke, ker je amorfna.

Temperatura razgradnje

227-255 ° C.

Gostota

- Auto: 1,248 g/cm³

- Kristalno: 1,290 g/cm³

Druge lastnosti

Mehanika

Poly- (L-laktična kislina) ima mehansko silo, večjo od poli-(kislina D, L-kadic).

PL je enostavno obdelati termoplastično, tako da lahko pridobite zelo fine nitke tega polimera.

Vam lahko služi: alkalne rešitve: definicija, lastnosti in uporabe

Biokompatibilnost

Njegov produkt razgradnje, mlečna kislina, je netehničen in popolnoma biokompatibilen, saj ga proizvajajo živa bitja. V primeru človeka se pojavlja v mišicah in rdečih krvnih celicah.

Biološka razgradnja

To je lahko toplotno frakcijsko s hidrolizo pri človeškem telesu, živalih ali mikroorganizmi, ki se imenujejo hidrolitna razgradnja.

Enostavna sprememba njegovih značilnosti

Zasnovani so lahko tako, da merijo svoje fizikalne, kemične in biološke lastnosti.

Sinteza

Najprej smo ga dobili leta 1932 s segrevanjem vakuumske mlečne kisline. HO-CH3-CH-COOH Laktična kislina je molekula s kiralnim centrom (to je atom ogljika, pritrjen na štiri različne skupine).

Zaradi tega ima dva enantiomera ali spekularne izomere (to sta dve molekuli, ki sta enaki, vendar z različno prostorsko orientacijo njihovih atomov).

Enantiomeri so l -laktična kislina in D -tična kislina, ki se med seboj razlikujejo po tem, kako preusmerijo polarizirano svetlobo. So spekularne slike.

Enantimerji mlečne kisline. Levo: l-laktična kislina. Desno: d-laktična kislina. すじにく シチュー [CC0]. Vir: Wikipedia Commons.

L-laktična kislina dobimo iz fermentacije z mikroorganizmi naravnih sladkorjev, kot so melasa, krompirjev škrob ali koruzna dekstroza. To je danes najprimernejša oblika.

Pri pripravi poli-(mlečna kislina) iz L-laktične kisline, poli-(L-laktična kislina) ali PLLA dobimo.

Po drugi strani pa, ko polimer pripravimo iz mešanice L-mlečne kisline in D-laktične kisline, dobimo poli-(kislina D, L-laktična) ali pdlla.

V tem primeru je kislinska mešanica kombinacija v enakih delih D in L enantiomerov, ki jih dobimo s sintezo iz oljnega etilena. Ta način pridobivanja se trenutno uporablja zelo malo.

PLLA in pdlla imata nekoliko drugačne lastnosti. Polimerizacija se lahko izvaja na dva načina:

- Nastajanje posrednika: ciklični premer, imenovan Lactida, katere polimerizacijo je mogoče nadzorovati in dobiti izdelek z želeno molekulsko maso.

Laktidalna polimerizacija za pridobitev PLA. Jü [javna domena]. Vir: Wikipedia Commons.- Neposredna kondenzacija mlečne kisline v vakuumskih pogojih: ki proizvaja polimer z nizko ali srednje molekulsko maso.

Primerjava obeh oblik plaze PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)]. Vir: Wikipedia Commons.

Uporaba v medicini

Njegovi degradacijski produkti so netoksični, kar daje prednost njegovi uporabi na tem področju.

Šivi

Osnovna zahteva filamentov za šive je, da namesto tega hranijo tkiva, dokler naravno celjenje zagotavlja močno tkivo na mestu zveze.

Od leta 1972 se izdeluje material za šivo, imenovan vicryl, izdelana zelo močna bioabsorbijska nit ali nit. Ta nit je narejena iz kopolimera glikolne kisline in mlečne kisline (90:10), ki se na mestu šiva hitro hidrolizira, zato ga telo zlahka absorbira.

Lahko vam služi: Raault zakon: načelo in formula, primeri, vaje

Ocenjuje se, da se v človeškem organizmu PLA v približno 168 dneh poslabša v 63% in 100% v 1,5 letih.

Farmacevtska uporaba

PLA biološka razgradnja je koristna za nadzorovano sproščanje zdravilnih izdelkov.

V večini primerov se zdravila postopoma sproščajo zaradi hidrolitične razgradnje in morfoloških sprememb rezervoarja (narejenega s polimerom), ki vsebuje zdravilni produkt.

V drugih primerih se sproščanje medicine izvaja počasi skozi polimerno membrano.

Vsadki

Izkazalo se je, da je PL učinkovit v vsadkih in podpori za človeško telo. Dobri rezultati so bili dobljeni pri fiksaciji zlomov in osteotomij ali kostnih operacij.

Inženiring biološkega tkiva

Trenutno se izvajajo številne študije za uporabo PLA pri rekonstrukciji tkiv in organov.

PLA nitke za regeneracijo živcev pri paraliziranih bolnikih.

Prej se zdravi plazemska plazma, da bi bila dovzetna za rast celic. Živce se pridružijo, da jih popravimo z umetnim segmentom plazme.

Na tem segmentu so posejane posebne celice, ki bodo rasle in zapolnile praznino med obema ogrinjaloma in se jim pridružili. Sčasoma podpora PLA izgine in tako zapusti neprekinjen živčni kanal.

Uporabljali so ga tudi pri rekonstrukciji vejige, ki deluje kot odri ali platformo, na kateri se posejejo urotelne celice (celice, ki pokrivajo mehur in organe sečil) in gladke mišične celice.

Uporaba v tekstilnih gradivih

Kemija PLA omogoča nadzor nekaterih lastnosti vlaken, zaradi katerih je primerna za najrazličnejše tekstilne aplikacije, za oblačila in pohištvo.

Na primer, njegova zmogljivost absorpcije vlage in hkrati malo vlage in vonjav je koristna za izdelavo oblačil za športnike z visoko zmogljivostjo. Je hipoalergena, ne draži kože.

Služi celo za oblačila za hišne ljubljenčke in ne potrebuje likanja. Ima nizko gostoto, zato je lažja od drugih vlaken.

Prihaja iz obnovljivega vira in njegova proizvodnja je varčna.

Raznolike aplikacije

PL je primeren za izdelavo steklenic za več uporab (šampon, sokovi in ​​voda). Te steklenice imajo sijaj, preglednost in jasnost. Poleg tega je PLA izjemna ovira za vonjave in okuse.

Vendar je ta uporaba za temperature pod 50-60 ° C, saj se pri doseganju teh temperatur ponavadi deformira.

Lahko vam služi: bromozna kislina (Hbro2): fizikalne in kemijske lastnosti in uporabe

Uporablja se pri proizvodnji jedi, skodelic in pripomočkov za hrano za enkratno uporabo, pa tudi za posode s hrano, kot so jogurt, sadje, testenine, siri itd., o pladnji pena. Ne absorbira maščobe, olja, vlage in ima prožnost. Kompost je mogoče narediti z odpadno ploščo.

Slamice, slamice ali plošče. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/Deed.v)]. Vir: Wikipedia Commons.

Služi tudi za izdelavo drobnih listov za pakiranje hrane, kot je ocvrti krompir ali druga hrana.

PLA paraquelo embalaža. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/Deed.v)]. Vir: Wikipedia Commons.

Uporablja se lahko za izdelavo kartic za elektronske transakcije in ključne kartice v hotelski sobi. PL kartice lahko ustrezajo varnostnim značilnostim in omogočajo uporabo magnetnih trakov.

Široko se uporablja za izdelavo škatel ali naslovnic zelo občutljivih izdelkov, kot so elektronske in kozmetične naprave. Stopnje, posebej pripravljene za to uporabo, se uporabljajo s sklopko z drugimi vlakni.

PL ga lahko razširi, da ga uporabi kot material za blaženje za pošiljanje občutljivih instrumentov ali predmetov.

Služi otroškim igračam.

Uporaba v inženirstvu in kmetijstvu

PL servisira za izdelavo drenaže v gradbenih delih, materialnih materialih, kot so preproge, laminirana tla in stenske ozadje, za preproge in nosilne tkanine.

Njegova uporaba v električni industriji se razvija, na primer vodenje prevleke za žice.

Med njenimi aplikacijami je kmetijstvo, pri čemer so PLA izdelani zaščitni filmi tal, ki omogočajo nadzor plevela in dajejo prednost zadrževanju gnojila. PLA filmi so biološko razgradljivi, na koncu letine jih je mogoče vključiti v zemljo in tako zagotavljajo hranila.

Načrtujte zaščitnico tal v pridelkih. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/Deed.v)]. Vir: Wikipedia Commons.

Nedavne študije

Dodatek nanokompozitov v PL se preučuje za izboljšanje nekaterih njegovih lastnosti, kot so toplotna odpornost, hitrost kristalizacije, zamuda plamena, električne antistatične značilnosti in prevodne značilnosti, anti-UV in antibakterijske lastnosti.

Nekateri raziskovalci so povečali mehansko silo in električno prevodnost PLA, ki dodaja nanodelce grafena. To znatno poveča aplikacije, ki jih ima PL glede 3D tiskanja.

Drugim znanstvenikom je uspelo razviti vaskularni obliž (za popravilo arterij človeškega telesa) s cepljenjem organofosfata.

Vaskularni obliž je pokazal tako ugodne lastnosti, da bi se jim zdelo obetavno za inženiring vaskularnega tkiva.

Med lastnostmi je dejstvo, da ne proizvaja hemolize (razpadanje rdečih krvnih celic), ni strupen za celice, se upira adheziji trombocitov in predstavlja dobro afiniteto do celic, ki pokrivajo krvne žile.

Reference

1. Poglej Kim, et al. (2019). Električno obnašanje in mehansko močne grafensko-politične kislinske kompozite za 3D tiskanje. ACS uporabljeni materiali in vmesniki. 2019, 11, 12, 11841-11848. Okrevani iz lokalov.Acs.org.
2. Kositer greh, Lee et al. (2012). Uporaba poli (mlečna kislina). V priročniku biopolimerov in biološko razgradljive plastike. Poglavje 3. Okrevano od Scientirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh in sod. (2007). Poli (mlečna kislina) vlakna: pregled. Prog. Polym. Sci. 32 (2007) 455–482. Okrevano od Scientirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie et al. (2013). Nanokompoziti na osnovi polilaktida (PLA). Napredek v polimerni znanosti. 38 (2013) 1504-1542. Okrevano od Scientirect.
5. Zhang, Jun et al. (2019). Zwitterionic polimersko poškodovano polilaktično kislino vaskularne obliže, ki temeljijo na decellulariziranih odrih za tkivno inženirstvo. ACS Biomaterials Science & Engineering. Datum objave: 25. julij 2019. Okrevani iz lokalov.Acs.org.