Сложные полиэфиры: полилактид и поликапролактон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт Фундаментальной Биологии и Биотехнологии

СЛОЖНЫЕ ПОЛИЭФИРЫ: ПОЛИЛАКТИД И ПОЛИКАПРОЛАКТОН

Бессонова В.А.

Сибирский Ф.У.

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 е-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.

Поликапролактон имеетхорошие 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 чистого поликапролактона. 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.

поликапролактон биодеструкция макромолекулярный гидрофобность

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.

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

Размещено на Allbest.ru