Štruktúra kyseliny polyaktovej, vlastnosti, syntéza, používa

On Kyselina polyaktová, ktorého správny názov je poly- (kyselina mliečna), je materiál tvorený polymerizáciou kyseliny mliečnej. Je tiež známy ako polyoktačný, pretože sa dá získať z prasknutia a polymerizácie laktidu, čo je domnienka kyseliny mliečnej.

Poly- (kyselina mliečna) alebo PLA nie je kyselina, je to polyester, ktorý sa dá pozorovať v monoméri, ktorý ho tvorí. Je to ľahko biologicky odbúrateľný polymér a je biokompatibilný. Obe vlastnosti sú spôsobené skutočnosťou, že môže ľahko hydrolyzovať v prostredí aj v ľudskom alebo zvieracom tele. Okrem toho jej degradácia nevytvára toxické zlúčeniny.

Zjednodušený vzorec polyméru kyseliny mliečnej alebo poly- (kyselina mliečna). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Celé roky je známa účasť PLA vo vlákna. Používa sa tiež vo farmaceutickom priemysle v liekoch s pomalým releasom.

Používa sa v implantátoch pre ľudské telo a existuje veľa štúdií na použitie v biologických tkanivách, ako aj pre trojrozmernú tlač (3D) pre najrozmanitejšie aplikácie.

Keďže sú jedným z najviac biologicky odbúrateľných a netechnických polymérov, jej výrobcovia zvýšili výmenu všetkých plastov odvodených od ropy, ktoré sa v súčasnosti používajú v tisícoch aplikácií týmto materiálom.

Okrem toho je podľa svojich výrobcov výroba a používanie PL spôsob, ako znížiť množstvo CO₂ ktorý sa vytvára výrobou plastov z petrochemického priemyslu.

[TOC]

Štruktúra

Poly- (kyselina mliečna) je polyester, to znamená, že má opakujúce sa jednotky esteru (C = O) -O-R, niečo, čo je možné vidieť na nasledujúcom obrázku:

Poly- (kyselina mliečna) alebo štruktúra PLA. Jü [CC0]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Menovanie

- Poly- (kyselina mliečna)

- Polykantný

- Plan

- Poly- (Laktová kyselina) alebo PLLA

- Poly- (kyselina D, L-laktika) alebo PDLLA

- Kyselina polyaktová

Vlastnosti

Fyzický stav

- Poly (kyselina D, L-laktika): Amorfná pevná látka.

- Poly (kyselina Laktová): krehká alebo krehká priehľadná semikryštalická tuhá látka.

Molekulová hmotnosť

Závisí to od stupňa polymerizácie materiálu.

Sklovná teplota prechodu

Je to teplota, pod ktorou je polymér tuhý, krehký a krehký a nad ktorým sa polymér stáva elastickým a poddajným.

- Poly (kyselina Laktová): 63 ° C.

- Poli (kyselina D, L-laktika): 55 ° C.

Bod topenia

- Poly (kyselina Laktová): 170-180 ° C.

- Poli (kyselina D, L-laktika): nemá žiadny bod fúzie, pretože je amorfný.

Teplota rozkladu

227-255 ° C.

Hustota

- Auto: 1 248 g/cm³

- Kryštalické: 1 290 g/cm³

Ďalšie vlastnosti

Mechanika

Poly- (kyselina Laktová) má mechanickú silu väčšiu ako poly- (kyselina D, L-kadic).

PL je ľahké spracovať termoplasticky, takže môžete získať veľmi jemné vlákna tohto polyméru.

Môže vám slúžiť: Alkalické riešenia: Definícia, vlastnosti a použitia

Biokompatibilitu

Jeho degradačný produkt, kyselina mliečna, je netechnický a úplne biokompatibilný, pretože ho produkujú živé bytosti. V prípade ľudskej bytosti sa vyskytuje vo svaloch a červených krvinkách.

Biologicky odložiteľnosť

Môže byť tepelne frakčná hydrolýzou v ľudskom tele, zvieratách alebo mikroorganizmami, ktoré sa nazýva hydrolytická degradácia.

Ľahká zmena jeho charakteristík

Môžu byť navrhnuté tak, aby prostredníctvom svojich fyzikálnych, chemických a biologických vlastností merali svoje fyzikálne, chemické a biologické vlastnosti.

Syntéza

Prvýkrát sa získal v roku 1932 zahrievaním kyseliny vákuovej mliečnej. Kyselina mliečna mliečna HO-CH3-COOH je molekula s chirálnym centrom (to znamená atóm uhlíka pripojený k štyrom rôznym skupinám).

Z tohto dôvodu má dva enantioméry alebo špinavé izoméry (sú to dve molekuly, ktoré sú identické, ale s rôznou priestorovou orientáciou ich atómov).

Enantioméry sú kyselina L -laktová a kyselina d -is, ktoré sa navzájom odlišujú spôsobom, akým odvádzajú polarizované svetlo. Sú to zrkadlové obrázky.

Enantimery kyseliny mliečnej. Vľavo: kyselina L-laktová. Vpravo: kyselina D-laktová. すじにく シチュー [CC0]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Kyselina L-laktová sa získava z fermentácie prírodnými cukríkmi mikroorganizmy, ako sú melasa, zemiakový škrob alebo dextróza kukurice. Toto je dnes preferovaná forma na jeho získanie.

Pri príprave poly- (kyseliny mliečnej) z kyseliny L-lakčnej, kyseliny poly- (l-lakčnej) alebo PLLA sa získava.

Na druhej strane, keď sa polymér pripraví zo zmesi kyseliny L-lakčnej a kyseliny D-lakčnej, získajú sa poly- (kyselina D, L-laktická) alebo PDLLA.

V tomto prípade je kyslá zmes kombináciou v rovnakých častiach d a l enantiomérov, získaná syntézou z olejového etylénu. Tento spôsob získania sa v súčasnosti používa veľmi málo.

PLLA a PDLLA majú mierne odlišné vlastnosti. Polymerizácia je možné vykonať dvoma spôsobmi:

- Tvorba sprostredkovateľa: cyklický priemer nazývaný laktida, ktorého polymerizácia je možné kontrolovať a je možné získať produkt s požadovanou molekulovou hmotnosťou.

Laktidálna polymerizácia, aby sa získala PLA. Jü [verejná doména]. Zdroj: Wikipedia Commons.- Priama kondenzácia kyseliny mliečnej pri podmienkach vákua: ktorá produkuje polymér s nízkou alebo strednou molekulovou hmotnosťou.

Porovnanie dvoch foriem plachty PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Použitie v medicíne

Jeho degradačné výrobky sú netoxické, čo uprednostňuje jeho aplikáciu v tejto oblasti.

Hrebeňa

Základnou požiadavkou vlákien pre stehy je, že namiesto toho udržiavajú tkanivá, kým prírodné uzdravenie poskytuje silné tkanivo namiesto únie silné tkanivo.

Od roku 1972 sa vyrába materiál zo stehu nazývaný Vicryl, vyrába veľmi silné biologické vlákno alebo vlákno. Toto vlákno je vyrobené z kopolyméru kyseliny glykolovej a kyseliny mliečnej (90:10), ktorý sa rýchlo hydrolyzuje na mieste stehu, takže sa telom ľahko absorbuje.

Môže vám slúžiť: Raault Law: Princíp a vzorec, príklady, cvičenia

Odhaduje sa, že v ľudskom organizme sa PLA degraduje o 63% za približne 168 dní a 100% za 1,5 roka.

Farmaceutické použitie

Biologická odbúrateľnosť PLA je užitočná pre kontrolované uvoľňovanie liečivých výrobkov.

Vo väčšine prípadov sa liek postupne uvoľňuje v dôsledku hydrolytickej degradácie a morfologických zmien nádrže (vyrobenej z polyméru) obsahujúceho liečivý produkt.

V iných prípadoch sa uvoľňovanie medicíny vykonáva pomaly cez polymérnu membránu.

Implantáty

Ukázalo sa, že PL je účinný v implantátoch a podpore ľudského tela. Dobré výsledky sa získali pri fixácii zlomenín a osteotómov alebo operácií kostí.

Biologické tkanivové inžinierstvo

Mnoho štúdií sa v súčasnosti vykonáva na aplikáciu PLA pri rekonštrukcii tkanív a orgánov.

Vyvinuli sa vlákna PLA na regeneráciu nervov u paralyzovaných pacientov.

Predtým je plazmatická plazma ošetrená, aby bola vnímavá na rast buniek. Nervové konce sú spojené tak, aby boli opravené umelým segmentom plazmy ošetrenej.

Na tomto segmente sa vysiajú špeciálne bunky, ktoré budú rásť a vyplniť medzeru medzi dvoma čiapkami nervu a spájajú sa k nim. Postupom času podpora PLA zmizne a zanecháva kontinuálny nervový kanál.

Používa sa tiež na rekonštrukciu Vejigas, pôsobí ako lešenie alebo platforma, na ktorej sa vysiajú uroteliálne bunky (bunky, ktoré pokrývajú močový mechúr a orgány močových ciest) a bunky hladkého svalstva.

Používajte v textilných materiáloch

Chémia PLA umožňuje kontrolu určitých vlastností vlákien, vďaka ktorým je primeraná široká škála textilných aplikácií, pre oblečenie a nábytok.

Napríklad jeho kapacita absorpcie vlhkosti a zároveň malá vlhkosť a zápach ju robí užitočným pre výrobu oblečenia pre vysoko výkonných športovcov. Je hypoalergénny, nedráždi pokožku.

Slúži dokonca aj pre domáce zvieratá a nevyžaduje žehlenie. Má nízku hustotu, takže je ľahší ako iné vlákna.

Pochádza z obnoviteľného zdroja a jeho výroba je ekonomická.

Rozmanité aplikácie

PL je vhodný na výrobu fliaš na niekoľko použití (šampón, šťavy a voda). Tieto fľaše majú lesk, transparentnosť a čistotu. Okrem toho je PLA výnimočnou prekážkou pre pachy a príchute.

Toto použitie je však pre teploty pod 50-60 ° C, pretože má tendenciu deformovať pri dosahovaní týchto teplôt.

Môže vám slúžiť: kyselina bromous (HBRO2): fyzikálne a chemické vlastnosti a použitia

Používa sa na výrobu jedál, šálok a jednorazových potravinárskych náter, ako aj nádob na potraviny, ako sú jogurt, ovocie, cestoviny, syry atď., o PLA penové podnosy na zabalenie čerstvých potravín. Neuberuje tuk, olej, vlhkosť a má flexibilitu. Kompost je možné vykonať pomocou odpadovej dosky.

Slamky, slamky alebo play. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/skutok.in)]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Podáva sa tiež na výrobu jemných listov na zabalenie potravín, ako sú vyprážané zemiaky alebo iné potraviny.

Balenie Pla Paraquelo. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/skutok.in)]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Môže sa použiť na výrobu kariet pre elektronické transakcie a karty kľúčov z hotelovej izby. PL karty môžu dodržiavať bezpečnostné charakteristiky a umožňujú aplikáciu magnetických pások.

Všeobecne sa používa na výrobu škatúľ alebo obalov vysoko jemných výrobkov, ako sú elektronické a kozmetické zariadenia. Stupne špeciálne pripravené na toto použitie sa používajú spojením s inými vláknami.

Môže byť vyrobený rozšíreným PL, aby ho použil ako tlmivý materiál na odosielanie jemných prístrojov alebo predmetov.

Slúži na výrobu hračiek pre deti.

Použitie v strojárstve a poľnohospodárstve

PL slúži na výrobu odvodnenia v stavebných prácoch, materiálových materiáloch, ako sú koberce, laminované podlahy a steny tapety, pre koberce a nosiče tkaniny.

Vyvíja sa jeho použitie v elektrickom priemysle, napríklad vodiace vodiče povlaky.

Medzi jej aplikácie patrí poľnohospodárstvo, s PLA sú vyrábané ochranné filmy pôdy, ktoré umožňujú ovládať buriny a uprednostňovať zadržiavanie hnojiva. Filmy PLA sú biologicky odbúrateľné, môžu byť začlenené do Zeme na konci úrody, a tak poskytujú živiny.

Plánujte ochranu chrániča pôdy v plodinách. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/skutok.in)]. Zdroj: Wikipedia Commons.

Nedávne štúdie

Pridanie nanokompozitov do PL sa študuje na zlepšenie niektorých jeho vlastností, ako je tepelná rezistencia, kryštalizačná rýchlosť, oneskorenie plameňa, elektrické antistatické charakteristiky a vodivé charakteristiky, anti-UV a antibakteriálne vlastnosti.

Niektorí vedci zvýšili mechanickú silu a elektrickú vodivosť PLA pridávajúcich nanočastice grafénu. To značne zvyšuje aplikácie, ktoré môžu mať PL týkajúce sa 3D tlače.

Ďalším vedcom sa podarilo vyvinúť vaskulárnu náplasť (na opravu tepien ľudského tela) štepom organofosfátom.

Vaskulárna náplasť preukázala také priaznivé vlastnosti, ktoré považujú za sľubnú pre vaskulárne tkanivové inžinierstvo.

Spomedzi vlastností patrí skutočnosť, že neprodukuje hemolýzu (dezintegrácia červených krviniek), nie je toxická pre bunky, odoláva adhézii krvných doštičiek a predstavuje dobrú afinitu k bunkám, ktoré pokrývajú krvné cievy.

Odkazy

1. Pozri Kim a kol. (2019). Elektricky správanie a mechanicky silné kompozity kyseliny grafénu pre 3D tlač. ACS aplikované materiály a rozhrania. 2019, 11, 12, 11841-11848. Získané z krčiem.ACS.orgán.
2. Tin Sin, Lee a kol. (2012). Aplikácie poly (kyselina mliečna). V príručke biopolymérov a biologicky odbúrateľných plastov. Kapitola 3. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
3. Gupta, Bhuvanesh a kol. (2007). Vlákna poly (kyselina mliečna): Prehľad. Progovať. Polym. Sci. 32 (2007) 455-482. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
4. Raquez, Jean-Marie a kol. (2013). Nanokompozity na báze polylaktidu (PLA). Pokrok v polymérnej vede. 38 (2013) 1504-1542. Zotavené z vedeckých pracovníkov.
5. Zhang, Jun a kol. (2019). Zwitteriónové polymérovo-mechanické vaskulárne škvrny na polylakrovú na báze decellarizovaného lešenia pre tkanivové inžinierstvo. Biomateriály ACS Science and Engineering. Dátum zverejnenia: 25. júla 2019. Získané z krčiem.ACS.orgán.