Polyaktihapon rakenne, ominaisuudet, synteesi, käyttää

Hän Polyaktihappo, jonka oikea nimi on poly- (maitohappo), on materiaali, joka muodostuu maitohapon polymeroinnista. Sitä kutsutaan myös poly-laktaatiksi, koska se voidaan saada laktidin repeämästä ja polymeroinnista, joka on maitohapon domergi.

Poly- (maitohappo) tai PLA ei ole happo, se on polyesteri, joka voidaan havaita sen muodostavassa monomeerissä. Se on helposti biologinen hajoava polymeeri ja on biologinen yhteensopiva. Molemmat ominaisuudet johtuvat siitä, että se voi helposti hydrolysoitua sekä ympäristössä että ihmisen tai eläimen kehossa. Lisäksi sen hajoaminen ei tuota myrkyllisiä yhdisteitä.

Maitohapon tai poly- (maitohappo) polymeerin yksinkertaistettu kaava (maitohappo). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]. Lähde: Wikipedia Commons.

Vuosien ajan PLA: n osallistuminen filamenteihin ompeluun kirurgisten operaatioiden aikana on tiedossa. Sitä käytetään myös lääketeollisuudessa hitaasti toistuvissa lääkkeissä.

Sitä käytetään implantteissa ihmiskeholle, ja biologisissa kudoksissa on paljon tutkimuksia sekä kolmen dimensioisen tulostuksen (3D) monimuotoisimpiin sovelluksiin.

Koska sen tuottajat ovat yksi biologisimmista ja ei-teknisimmistä polymeereistä, ne ovat korottaneet kaikkien öljystä johdettujen muovien korvaamisen.

Lisäksi valmistajien mukaan PL: n tuotanto ja käyttö on tapa vähentää CO: n määrää₂ joka syntyy tuottamalla muoveja petrokemian teollisuudesta.

[TOC]

Rakenne

Poly- (maitohappo) on polyesteri, ts. Siinä on toistuvia esterin yksiköitä (c = o) -o-r, jotain, joka voidaan nähdä seuraavassa kuvassa:

Poly- (maitohappo) tai PLA-rakenne. Jü [CC0]. Lähde: Wikipedia Commons.

Nimikkeistö

- Poly- (maitohappo)

- Poly-

- PLA

- Poly- (L-maitohappo) tai PLLA

- Poly- (happo d, l maito) tai pdlla

- Polyaktihappo

Ominaisuudet

Fyysinen tila

- Poly (happo D, L-maito): amorfinen kiinteä aine.

- Poly (L-maitohappo): herkkä tai hauras läpinäkyvä puolikiteinen kiinteä aine.

Molekyylipaino

Se riippuu materiaalin polymerointiasteesta.

Lasimainen siirtymälämpötila

Se on lämpötila, jonka alapuolella polymeeri on jäykkä, hauras ja hauras ja jonka yläpuolella polymeeristä tulee joustava ja muokattava.

- Poly (L-maitohappo): 63 ºC.

- Poli (happo D, L-maito): 55 ºC.

Sulamispiste

- Poly (L-maitohappo): 170-180 ºC.

- Poli (happo D, L-maito): Sillä ei ole fuusiopistettä, koska se on amorfinen.

Hajoamislämpötila

227-255 ºC.

Tiheys

- Auto: 1 248 g/cm³

- Kristalliini: 1 290 g/cm³

Muut ominaisuudet

Mekaniikka

Poly- (L-maitohapolla) on mekaaninen voima suurempi kuin poly- (happo D, L-kadinen).

PL on helppo käsitellä kestomuovisesti, joten voit saada erittäin hienoja filamentteja tästä polymeeristä.

Voi palvella sinua: emäksiset ratkaisut: Määritelmä, ominaisuudet ja käytöt

Biologinen yhteensopivuus

Sen hajoamistuote, maitohappo, on ei-tekninen ja täysin bioyhteensopiva, koska sen tuottavat elävät olennot. Ihmisen tapauksessa sitä esiintyy lihaksissa ja punasoluissa.

Biohajottavuus

Se voi olla termisesti fraktiota hydrolyysillä ihmisen kehossa, eläimissä tai mikro -organismeissa, jota kutsutaan hydrolyyttiseksi hajoamiseksi.

Sen ominaisuuksien helppo muokkaaminen

Ne voidaan suunnitella mittaamaan niiden fysikaaliset, kemialliset ja biologiset ominaisuudet keinoin.

Synteesi

Se saatiin ensimmäisen kerran vuonna 1932 lämmittämällä tyhjiömaitohappoa. HO-CH3-CH-COOH-maitohappo on molekyyli, jolla on kiraalinen keskuksella (ts. Hiiliatomi, joka on kiinnitetty neljään eri ryhmään).

Tästä syystä siinä on kaksi enantiomeeriä tai spekulaarisia isomeerejä (ne ovat kaksi molekyyliä, jotka ovat identtisiä, mutta niiden atomien erilaisella alueellisella suuntauksella).

Enantiomeerit ovat L -maitohappoa ja d -eosihappoa, jotka erottuvat toisistaan ​​tapaan, jolla ne ohjaavat polarisoitua valoa. Ne ovat spekulaarisia kuvia.

Maitohappo -enantimeerit. Vasen: L-maitohappo. Oikea: D-maitohappo. すじにく シチュー [CC0]. Lähde: Wikipedia Commons.

L-maitohappo saadaan fermentoinnista luonnollisten sokerien mikro-organismien, kuten melassin, perunatärkkelyn tai maissin dekstroosin, avulla. Tämä on nykyään suositeltava muoto sen hankkimiseksi.

Valmistettaessa poly- (maitohappo) L-maitohapoista, poly- (L-maitohappo) tai PLLA saadaan.

Toisaalta, kun polymeeri valmistetaan L-maitohapon ja D-maitohapon, poly- (happo D, L-maito) tai PDLLA: n seoksesta.

Tässä tapauksessa happoseos on yhdistelmä yhtä suurissa osissa D- ja L -enantiomeerejä, jotka on saatu synteesillä öljyn eteenistä. Tätä hankkimista käytetään tällä hetkellä hyvin vähän.

PLLA: lla ja PDLLA: lla on hiukan erilaisia ​​ominaisuuksia. Polymerointi voidaan tehdä kahdella tavalla:

- Välittäjän muodostuminen: syklinen halkaisija, nimeltään Lactida, jonka polymerointia voidaan hallita ja tuote, jolla on haluttu molekyylipaino.

Laktidinen polymerointi PLA: n saamiseksi. Jü [julkinen alue]. Lähde: Wikipedia Commons.- Maitohapon suora kondensoituminen tyhjiöolosuhteissa: joka tuottaa matalan tai keskisuuren molekyylipainon polymeerin.

PLA: n kahden muodon vertailu. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)]. Lähde: Wikipedia Commons.

Käyttö lääketieteessä

Sen hajoamistuotteet ovat myrkyttömiä, mikä suosii sen käyttöä tällä alalla.

Ompelut

Ompelien filamenttien perusvaatimus on, että ne pitävät kudoksia sen sijaan, kunnes luonnollinen paraneminen tarjoaa vahvan kudoksen unionin sijaan.

Vuodesta 1972 valmistetaan Vicryl -niminen ompelemateriaali. Tämä lanka on valmistettu glykolihapon ja maitohapon (90:10) kopolymeeristä, joka hydrolysoituu nopeasti ompeleen paikassa, joten keho absorboi sen helposti sen helposti.

Se voi palvella sinua: RAAULT -laki: Periaate ja kaava, esimerkit, harjoitukset

Arvioidaan, että ihmisen organismissa PLA hajoaa 63%: ssa noin 168 päivässä ja 100% 1,5 vuodessa.

Lääkekäyttö

PLA: n biohajottavuus tekee siitä hyödyllisen lääketieteellisten tuotteiden hallitsemiseksi.

Useimmissa tapauksissa lääkitys vapautuu vähitellen säiliön (polymeerillä), joka sisältää lääketieteellisen tuotteen, morfologisten muutosten vuoksi.

Muissa tapauksissa lääketieteen vapautuminen tapahtuu hitaasti polymeerikalvon läpi.

Implantit

PL on osoittautunut tehokkaaksi implantteissa ja tuet ihmiskeholle. Murtumien ja osteotomioiden tai luurergian kiinnittämisessä on saatu hyviä tuloksia.

Biologinen kudostekniikka

PLA: n levittämistä kudosten ja elimien jälleenrakennuksessa tehdään parhaillaan monia tutkimuksia.

PLA -filamentit hermojen uudistamiseksi halvaantuneilla potilailla on kehitetty.

Aikaisemmin plasmaplasmaa hoidetaan, jotta se olisi vastaanottavainen solujen kasvulle. Hermopäät yhdistetään korjattavaksi plasman keinotekoisella segmentillä.

Tällä segmentillä kylvee erityiset solut, jotka kasvavat ja täyttävät tyhjyyden hermojen kahden viitan välillä, yhdistämällä ne. Ajan myötä PLA -tuki katoaa jättäen jatkuvan hermokanavan.

Sitä on käytetty myös Vejigasin rekonstruoinnissa, jotka toimivat telineenä tai alustana, jolla uroteelisolut kylvetään (solut, jotka peittävät virtsan virtsarakon ja elimet) ja sileät lihassolut.

Käytä tekstiilimateriaaleissa

PLA -kemia sallii tiettyjen kuituominaisuuksien hallinnan, jotka tekevät siitä riittävän monenlaisia ​​tekstiilisovelluksia vaatteisiin ja huonekaluihin.

Esimerkiksi sen kosteuden imeytymiskapasiteetti ja samalla pieni kosteus ja hajut tekevät siitä hyödyllisen vaatteiden valmistuksessa korkean suorituskyvyn urheilijoille. Se on hypoallergeeninen, ei ärsytä ihoa.

Se palvelee jopa lemmikkivaatteita eikä vaadi silitystä. Sillä on alhainen tiheys, joten se on kevyempi kuin muut kuidut.

Se tulee uusiutuvasta lähteestä ja sen tuotanto on taloudellista.

Monipuoliset sovellukset

PL sopii pullojen valmistukseen useisiin käyttötarkoituksiin (shampoo, mehut ja vesi). Näillä pulloilla on kiilto, läpinäkyvyys ja selkeys. Lisäksi PLA on poikkeuksellinen este hajuille ja makuille.

Tämä käyttö on kuitenkin alle 50–60 ºC: n lämpötilat, koska sillä on taipumus muodonmuutos saavutettaessa näitä lämpötiloja.

Se voi palvella sinua: bromihappo (HBRO2): fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja käyttää

Sitä käytetään ruokien, kuppien ja kertakäyttöisten ruokavälineiden sekä ruokaastioiden, kuten jogurtin, hedelmien, pasta, juustojen, juustojen jne., o Pla -vaahtoalustat tuoreiden ruokien pakkaamiseksi. Se ei absorboi rasvaa, öljyä, kosteutta ja sillä on joustavuus. Kompostio voidaan tehdä jätekevyn kanssa.

Oljet, oljet tai PLA: t. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/teko.sisään)]. Lähde: Wikipedia Commons.

Se tarjoaa myös hienoja arkkeja ruokia, kuten paistettuja perunoita tai muita ruokia.

PLA Paraquelo -pakkaus. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/teko.sisään)]. Lähde: Wikipedia Commons.

Sitä voidaan käyttää korttien valmistukseen elektronisiin tapahtumiin ja hotellihuoneen avainkortteihin. PL -kortit voivat noudattaa turvaominaisuuksia ja mahdollistaa magneettinauhojen levittämisen.

Sitä käytetään laajasti laatikoiden tai kansien valmistukseen erittäin herkistä tuotteista, kuten elektronisista ja kosmetiikkalaitteista. Käytetään erityisesti tätä käyttöä varten valmistettuja asteita kytkemällä muiden kuitujen kanssa.

PL: n voidaan laajentaa sitä käyttämään sitä puhallusvaimennusmateriaalina herkkien instrumenttien tai esineiden lähettämiseen.

Se tekee lasten leluja.

Käyttötekniikassa ja maataloudessa

PL palvelee tyhjennystä rakennustöissä, materiaalien rakennusmateriaaleissa, kuten matot, laminoidut lattiat ja seinätaustakuva, mattoihin ja kantokankaisiin.

Sen käyttö sähköteollisuudessa kehittyy, kuten johtimien pinnoitteen johtaminen.

Sen sovellusten joukossa on maatalous, PLA: n kanssa valmistetaan maaperän suojakalvoja, jotka sallivat rikkakasvien hallinnan ja lannoitteen pidättämisen suosimisen. PLA -kalvot ovat biohajoavia, ne voidaan sisällyttää maahan sadon lopussa ja antaa siten ravintoaineita.

Suunnitelma maaperän suojelija viljelykasvissa. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/teko.sisään)]. Lähde: Wikipedia Commons.

Viimeisimmät tutkimukset

Nanokomposiittien lisäämistä PL: ään tutkitaan joidenkin ominaisuuksien, kuten lämpövastuksen, kiteytymisen nopeuden, liekin viiveen, sähköisten antistaattisten ominaisuuksien ja johtavien ominaisuuksien, anti-UV: n ja antibakteeristen ominaisuuksien parantamiseksi.

Jotkut tutkijat ovat lisänneet PLA: n mekaanista voimaa ja sähkönjohtavuutta lisäämällä grafeeninanohiukkasia. Tämä lisää huomattavasti sovelluksia, joita PL voi olla 3D -tulostuksessa.

Muut tutkijat onnistuivat kehittämään vaskulaarisen laastarin (ihmiskehon valtimoiden korjaamiseksi) siirron avulla orgaanisfosfaatti.

Vaskulaarinen laastari osoitti niin suotuisat ominaisuudet, että se piti sitä lupaavana verisuonikudostekniikkaan.

Ominaisuuksien joukossa on se, että se ei tuota hemolyysiä (punasolujen hajoaminen), se ei ole myrkyllinen soluille, vastustaa verihiutaleiden tarttumista ja aiheuttaa hyvää affiniteettia soluihin, jotka peittävät verisuonet.

Viitteet

1. Katso Kim, et ai. (2019). Sähköisesti käyttäytyminen ja mekaanisesti vahvat grafeenipoliitiset happokomposiitit 3D-tulostukseen. ACS -soveltuvat materiaalit ja rajapinnat. 2019, 11, 12, 11841-11848. Pubista toipunut.ACS.org.
2. Tin Sin, Lee et ai. (2012). Poly (maitohappo) sovellukset (maitohappo). Biopolymeerien ja biohajoavien muovien käsikirjassa. Luku 3. ScienEdirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh, et ai. (2007). Poly (maitohappo) kuitu: yleiskatsaus. Prog. Polymio. Sci. 32 (2007) 455-482. ScienEdirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie et ai. (2013). Polylakkidi (PLA) -pohjaiset nanokomposiitit. Edistyminen polymeeritieteessä. 38 (2013) 1504-1542. ScienEdirect.
5. Zhang, Jun et ai. (2019). Näkymättömät polymeerimerkkipohjaiset polymopiahappo-verisuoniset laastarit perustuvat kudostekniikan dellularisoituihin telineisiin. ACS Biomaterials Science & Engineering. Julkaisupäivä: 25. heinäkuuta 2019. Pubista toipunut.ACS.org.