Сложные полиэфиры: полилактид и поликапролактон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сложные полиэфиры: полилактид и поликапролактон

Бессонова Виктория Александровна

Сибирский Федеральный Университет

Институт Фундаментальной Биологии и Биотехнологии

Аннотация

Сложные полиэфиры различного строения привлекают внимание как материалы для создания изделий, используемых в различных областях, включая медицину, смежные с ней и другие области. Важной особенностью этих полимеров и изделий из них является их высокая биосовместимость и биодеградация через механизм биодеструкции макромолекулярной цепи. В статье будут рассмотрены такие полиэфиры как полилактид и поликапролактон.

Ключевые слова: биоразлагаемый, биоразрушаемый, поликапролактон, полилактид, полимер, сложные полиэфиры

Abstract

Polyesters different structure attracting attention as materials for products used in various fields, including medicine, adjacent to it, and other areas. An important feature of these polymers and their products is their high biocompatibility and biodegradation through the mechanism of biodegradation of macromolecular chains. The article will be considered polyesters such as polylactide and polycaprolactone.

Полилактид (ПЛА) - это биоразлагаемый и биосовместимый полимер, относящийся к классу алифатических сложных полиэфиров, мономерам 2-гидроксипропановая кислота [1]. В настоящее время полилактид является одним из самых перспективных биодеградируемых полимеров, так как его можно получать синтетическим способом и ферментативным брожением декстрозы, мальтозы, сусла зерна или картофеля. Этот полимер разлагается в компосте в течение одного месяца, а побочные продукты имеют очень низкую токсичность; в конечном итоге полилактид превращается в углекислый газ и воду. Главное преимущество полилактида - это возможность переработки всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Широкое его применение ограничивается низкой производительностью и высокой стоимостью получаемого продукта [2].

Высокомолекулярный полилактид представляет собой бесцветный, глянцевый, жесткий термопластичный полимер, который может быть полукристаллическим и полностью аморфным, в зависимости от чистоты основной полимерной цепи. Как молочная кислота, так и полилактид, проявляют оптическую активность, то есть существуют в виде двух L- и D- стереоизомеров. Два изомера молочной кислоты могут производить следующие разновидности ПЛА: поли-D-молочную кислоту (ПДЛА) - кристаллический материал; поли-L-молочную кислоту (ПЛЛА) - полукристаллический с регулярной структурой цепи; поли-D, L-молочную кислоту (ПДЛЛА) - с аморфной структурой. Прочностные свойства ПЛА могут варьироваться в широких пределах в зависимости от его степени кристалличности. Химические структуры, конфигурация, конформация являются важными параметрами, которые определяют свойства полилактида. Он растворим в обычных растворителях, включая бензол, хлороформ, диоксан, ацетонитрил, тетрагидрофуран, но не растворим в этаноле, метаноле и в алифатических углеводородах.

Для улучшения свойств полилактида, такие как жесткость, проницаемость, кристалличность и термическая стабильность, используется несколько подходов: модификация, сополимеризация с другими мономерами, например, с производными стирола, акрилата и полиэтиленоксида, а также с ПЛА-композитами[3].

Поликапролактон (ПКЛ) - это полимер, состоящий из звеньев ?-капролактона, имеющий линейно-разветвленную структуру, и также относящийся к алифатическим сложным полиэфирам. Этот полимер является синтетическим, так как он производится из нефтехимических продуктов, также он является биосовместимым и биодеградируемым. Поликапролактон обладает хорошими деградационными свойствами, но полное его разложение может занять до двух лет.

Поликапролактонимеетхорошие реологические и вязкоупругие свойства в отличие многих рассасывающихся полимерных аналогов, которые делают его простым в изготовлении. Поликапролактон является гидрофобным, полукристаллическим полимером; его кристалличность имеет тенденцию к уменьшению с увеличением молекулярной массы.

Выраженная гидрофобность поликапролактона затрудняет адгезию и пролиферацию клеточных элементов на поверхности тканеинженерных конструкций, изготовленных из чистогополикапролактона. Поэтому зачастую ПКЛ используется в смесях с другими веществами в целях улучшения его свойств. Химическая структура поликапролактона позволяет совмещать его с широким спектром других полимеров, сохраняя при этом многие из его собственных свойств. Поликапролактон растворим в хлороформе, дихлорметане, тетрахлорметане, бензоле, толуоле, этаноле и циклогексаноне при комнатной температуре, но имеет низкую растворимость в ацетоне, 2-бутаноне, этилацетате, диметилформамиде и ацетонитриле и не растворим в спирте, петролейном эфире, диэтиловом эфире.

Универсальность поликапролактона заключается в том, что можно модифицировать его физические, химические и механические свойства сополимеризацией или смешивать со многими другими полимерами. Было установлено, что полимеризация изменяет химические свойства, что косвенно оказывает влияние на все другие свойства, такие как степень кристалличности, растворимость, и картина деградации, в результате чего модифицированный полимер может быть предназначен для доставки лекарственных средств. Поликапролактон совместим с природными полимерами, такими как крахмал, гидроксиапатит, хитозан и синтетическими полимерами, а именно с полиэтиленгликолем, полиуретановыми, оксазолинами, полиэтиленоксидом , поливиниловым спиртом, полилактидом и гликолевой кислотой [4].

Сложные полиэфиры применяются в различных областях. Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды, средств личной гигиены. Упаковочные изделия из полилактида--альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке на основе нефти. ПЛА широко применяется в медицине, т.к. обладает биосовместимостью. В медецине он используется для производства хирургических нитей, швов, гидрогелей, костных винтов, каркасов , а также в системах доставки лекарств. Также применяется в качестве исходного материала для печати на 3D-принтерах [3]. Поликапролактон применяется в качестве материала для изготовления полимерных изделий медицинского назначения, имплантатов для заместительной хирургии, в системах доставки лекарственных средств и в тканевой инженерии. С использованием этого полимера изготавливаются различные полимерные изделия, такие как микросферы, микрокапсулы, наночастицы, гранулы [4].

Были рассмотрены такие сложные полиэфиры алифатических гидроксикарбоновых кислот, как полилактид и поликапролактон, а также их основные особенности, свойства и области применения.

сложный полиэфир полилактид поликапролактон

Библиографический список

1. Auras R., Loong-Tak Lim, Susan E.M. Selke, Hideto Tsuji. Poly(lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications// John Wiley & Sons, Inc., 2010. - 499p

2. Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный ресурс] : электрон.учеб. пособие / Н. А. Войнов, Т. Г. Волова, Н. В. Зобова и др. ; под науч. ред. Т. Г. Воловой. - Электрон.дан. (12 Мб). - Красноярск : ИПК СФУ, 2009

3. Lin Xiao, Bo Wang, Guang Yang and Mario Gauthier .Poly(Lactic Acid)-Based Biomaterials: Synthesis, Modification and Applications// Biomedical Science, Engineering and Technology. InTech. ? 2012. ? p. 247 - 248.

4. Woodruff M.A., Hutmacher D.W. The return of a forgotten polymer--Polycaprolactone in the 21st century // Progress in Polymer Science. 2010, №35(10).р. 1217-1256.

Размещено на Allbest.ru