Struktur asid polyactic, sifat, sintesis, kegunaan

Dia Asid polyactic, Nama yang betul adalah poli- (asid laktik), adalah bahan yang dibentuk oleh pempolimeran asid laktik. Ia juga dikenali sebagai poli-laktated, kerana ia dapat diperolehi dari pecah dan pempolimeran laktida, yang merupakan asid laktik.

Poli- (asid laktik) atau PLA bukan asid, ia adalah poliester, yang dapat dilihat dalam monomer yang membentuknya. Ia adalah polimer yang mudah terbiodegradasi dan biokompatibel. Kedua -dua sifat itu disebabkan oleh fakta bahawa ia dapat dengan mudah menghidrolisis baik di alam sekitar dan di dalam badan manusia atau haiwan. Di samping itu, kemerosotannya tidak menjana sebatian toksik.

Formula mudah polimer asid laktik atau poli (asid laktik). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]. Sumber: Wikipedia Commons.

Selama bertahun -tahun penyertaan PLA dalam filamen untuk jahitan semasa operasi pembedahan telah diketahui. Ia juga digunakan dalam industri farmaseutikal dalam ubat -ubatan yang perlahan.

Ia digunakan dalam implan untuk tubuh manusia dan terdapat banyak kajian untuk digunakan dalam tisu biologi, dan juga untuk percetakan tiga dimensi (3D) untuk aplikasi yang paling pelbagai.

Menjadi salah satu polimer yang paling biodegradable dan bukan teknikal, pengeluarnya telah menaikkan pengganti semua plastik yang diperolehi minyak yang kini digunakan dalam ribuan aplikasi oleh bahan ini.

Di samping itu, menurut pengeluarnya, pengeluaran dan penggunaan PL adalah cara untuk mengurangkan jumlah CO₂ yang dihasilkan dengan menghasilkan plastik dari industri petrokimia.

[TOC]

Struktur

Poli- (asid laktik) adalah poliester, iaitu, ia mempunyai unit berulang ester- (c = o) -o-r, sesuatu yang dapat dilihat dalam angka berikut:

Poli- (asid laktik) atau struktur PLA. Jü [CC0]. Sumber: Wikipedia Commons.

Nomenclature

- Poli- (asid laktik)

- Poli-berwarna

- PLA

- Poli- (asid l-laktik) atau PLLA

- Poli- (asid d, l-laktik) atau pdlla

- Asid polyactic

Sifat

Keadaan fizikal

- Poli (asid d, l-laktik): pepejal amorf.

- Poli (asid L-laktik): pepejal semikristal yang rapuh atau rapuh.

Berat molekul

Ia bergantung pada tahap pempolimeran bahan.

Suhu peralihan vitreous

Ia adalah suhu di bawah polimer yang tegar, rapuh dan rapuh, dan di atasnya polimer menjadi elastik dan mudah dibentuk.

- Poli (asid laktik): 63 ºC.

- Poli (asid D, L-laktik): 55 ºC.

Takat lebur

- Poli (asid laktik): 170-180 ºC.

- Poli (asid d, laktik laktik): ia tidak mempunyai titik gabungan kerana ia adalah amorf.

Suhu penguraian

227-255 ºC.

Ketumpatan

- Auto: 1,248 g/cm³

- Kristal: 1,290 g/cm³

Sifat lain

Mekanik

Poli- (asid laktik) mempunyai daya mekanikal yang lebih besar daripada poli- (asid d, l-nadi).

PL mudah diproses secara termoplastik, jadi anda boleh mendapatkan filamen yang sangat baik dari polimer ini.

Boleh melayani anda: Penyelesaian alkali: definisi, sifat dan kegunaan

Biokompatibiliti

Produk degradasinya, asid laktik, tidak teknikal dan benar-benar biokompatibel, kerana ia dihasilkan oleh makhluk hidup. Dalam kes manusia, ia berlaku di dalam otot dan sel darah merah.

Biodegradability

Ia boleh menjadi pecahan termal oleh hidrolisis dalam tubuh manusia, haiwan atau oleh mikroorganisma, yang dipanggil degradasi hidrolitik.

Pengubahsuaian ciri -cirinya yang mudah

Mereka boleh direka untuk mengukur sifat fizikal, kimia dan biologi mereka dengan cara.

Sintesis

Pertama kali diperoleh pada tahun 1932 dengan pemanasan asid laktik vakum. Asid laktik HO-CH3-CH-COOH adalah molekul dengan pusat kiral (iaitu atom karbon yang dilampirkan kepada empat kumpulan yang berbeza).

Atas sebab ini ia mempunyai dua enantiomer atau isomer specular (mereka adalah dua molekul yang sama tetapi dengan orientasi spatial yang berbeza dari atom mereka).

Enantiomer adalah asid l -laktik dan asid d -otik, yang dibezakan antara satu sama lain dengan cara mereka mengalihkan cahaya terpolarisasi. Mereka adalah gambar spekular.

Enantimer asid laktik. Kiri: asid l-laktik. Kanan: Asid D-laktik. すじにく シチュー [CC0]. Sumber: Wikipedia Commons.

Asid laktik diperolehi daripada penapaian oleh gula semulajadi mikroorganisma seperti molase, kanji kentang atau dextrose jagung. Ini adalah bentuk pilihan hari ini untuk mendapatkannya.

Apabila menyediakan poli- (asid laktik) dari asid l-laktik, poli- (asid laktik), atau PLLA diperolehi.

Sebaliknya, apabila polimer disediakan dari campuran asid laktik dan asid d-laktik, poli- (asid D, l-laktik) atau pdlla diperolehi.

Dalam kes ini, campuran asid adalah gabungan di bahagian yang sama dari enantiomer D dan L, yang diperolehi oleh sintesis dari etilena minyak. Cara mendapatkan ini sangat sedikit digunakan sekarang.

PLLA dan PDLLA mempunyai sifat yang sedikit berbeza. Pempolimeran boleh dilakukan melalui dua cara:

- Pembentukan Perantara: Diameter kitaran yang dipanggil lactida, yang pempolimerannya dapat dikawal dan produk dengan berat molekul yang dikehendaki dapat diperolehi.

Pempolimeran laktidal untuk mendapatkan PLA. Jü [domain awam]. Sumber: Wikipedia Commons.- Pemeluwapan langsung asid laktik di bawah keadaan vakum: yang menghasilkan polimer berat molekul rendah atau sederhana.

Perbandingan dua bentuk plasis PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]. Sumber: Wikipedia Commons.

Kegunaan dalam Perubatan

Produk degradasinya tidak toksik, yang memihak kepada aplikasinya dalam bidang ini.

Jahitan

Keperluan asas filamen untuk jahitan adalah bahawa mereka menyimpan tisu sebaliknya sehingga penyembuhan semulajadi memberikan tisu yang kuat di tempat kesatuan.

Sejak tahun 1972, bahan jahitan yang dipanggil Vicryl, filamen atau benang bioabsorbible yang sangat kuat dihasilkan. Benang ini diperbuat daripada kopolimer asid glikolik dan asid laktik (90:10), yang cepat dihidrolisiskan di tempat jahitan, jadi ia mudah diserap oleh badan.

Ia boleh melayani anda: Undang -undang Raault: Prinsip dan Formula, Contoh, Latihan

Dianggarkan bahawa dalam organisma manusia, PLA merendahkan 63% dalam kira -kira 168 hari dan 100% dalam 1.5 tahun.

Penggunaan farmaseutikal

Biodegradability PLA menjadikannya berguna untuk pelepasan produk ubat terkawal.

Dalam kebanyakan kes, ubat -ubatan itu secara beransur -ansur dikeluarkan disebabkan oleh kemerosotan hidrolitik dan perubahan morfologi takungan (dibuat dengan polimer) yang mengandungi produk perubatan.

Dalam kes lain, pembebasan ubat dilakukan dengan perlahan melalui membran polimer.

Implan

PL telah menjadi berkesan dalam implan dan menyokong badan manusia. Hasil yang baik telah diperolehi dalam penetapan patah tulang dan osteotomi atau pembedahan tulang.

Kejuruteraan tisu biologi

Banyak kajian sedang dijalankan untuk penggunaan PLA dalam pembinaan semula tisu dan organ.

Filamen PLA untuk Penjanaan Saraf dalam Pesakit Lumpuh telah dibangunkan.

Sebelum ini, plasma plasma dirawat untuk menjadikannya menerima pertumbuhan sel. Hujung saraf disambungkan untuk dibaiki oleh segmen buatan plasma yang dirawat.

Di segmen ini, sel -sel khas ditaburkan yang akan tumbuh dan mengisi kekosongan antara dua capes saraf, menyertai mereka. Dari masa ke masa, sokongan PLA hilang meninggalkan saluran saraf yang berterusan.

Ia juga telah digunakan dalam pembinaan semula vejigas, bertindak sebagai perancah atau platform di mana sel -sel urothelial disemai (sel -sel yang meliputi pundi kencing dan organ saluran kencing) dan sel -sel otot licin.

Gunakan dalam bahan tekstil

Kimia PLA membolehkan kawalan sifat serat tertentu yang menjadikannya cukup untuk pelbagai aplikasi tekstil, untuk pakaian dan perabot.

Sebagai contoh, kapasiti penyerapan kelembapannya, dan pada masa yang sama sedikit kelembapan dan bau, menjadikannya berguna untuk pakaian pembuatan untuk atlet berprestasi tinggi. Ia adalah hypoallergenic, tidak mengganggu kulit.

Ia berfungsi walaupun untuk pakaian haiwan kesayangan dan tidak memerlukan penyetrikan. Ia mempunyai ketumpatan yang rendah, jadi lebih ringan daripada serat lain.

Ia datang dari sumber yang boleh diperbaharui dan pengeluarannya adalah ekonomi.

Aplikasi yang pelbagai

PL sesuai untuk membuat botol untuk beberapa kegunaan (syampu, jus dan air). Botol ini bersinar, ketelusan dan kejelasan. Di samping itu, PLA adalah penghalang yang luar biasa untuk bau dan perisa.

Walau bagaimanapun, penggunaan ini adalah untuk suhu di bawah 50-60 ºC, kerana ia cenderung berubah bentuk apabila mencapai suhu tersebut.

Ia boleh melayani anda: Asid Bromous (HBRO2): Ciri -ciri fizikal dan kimia, dan kegunaan

Ia digunakan dalam pengeluaran hidangan, cawan dan peralatan makanan guna, serta bekas makanan, seperti yogurt, buah -buahan, pasta, keju, dll., o dulang buih pla untuk mengemas makanan segar. Ia tidak menyerap lemak, minyak, kelembapan dan mempunyai fleksibiliti. Kompos boleh dilakukan dengan plat sisa.

Jerami, Jerami atau PLA. F. Kesselring, FKUR WILLICH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/perbuatan.dalam)]. Sumber: Wikipedia Commons.

Ia juga berfungsi untuk membuat lembaran yang baik untuk mengemas makanan seperti kentang goreng atau makanan lain.

Pembungkusan Pla Paraquelo. F. Kesselring, FKUR WILLICH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/perbuatan.dalam)]. Sumber: Wikipedia Commons.

Ia boleh digunakan untuk membuat kad untuk urus niaga elektronik dan kad kunci bilik hotel. Kad PL boleh mematuhi ciri keselamatan dan membenarkan penggunaan pita magnet.

Ia digunakan secara meluas untuk mengeluarkan kotak atau penutup produk yang sangat halus, seperti peranti elektronik dan kosmetik. Darjah yang disediakan khas untuk kegunaan ini digunakan, dengan gandingan dengan serat lain.

Ia boleh dibuat diperluas oleh PL untuk menggunakannya sebagai bahan redaman pukulan untuk menghantar instrumen atau objek halus.

Ia berfungsi untuk menjadikan mainan kanak -kanak.

Kegunaan dalam Kejuruteraan dan Pertanian

PL berfungsi untuk membuat saliran dalam kerja -kerja pembinaan, bahan binaan bahan, seperti permaidani, lantai berlapis dan kertas dinding dinding, untuk karpet dan kain pembawa.

Penggunaannya dalam industri elektrik sedang berkembang, seperti menjalankan salutan wayar.

Antara aplikasinya ialah pertanian, dengan PLA adalah filem pelindung tanah yang dihasilkan, yang membolehkan untuk mengawal rumpai dan memihak kepada pengekalan baja. Filem PLA boleh terbiodegradasi, mereka boleh dimasukkan ke dalam bumi pada akhir panen dan dengan itu memberikan nutrien.

Pelan pelindung pelindung tanah dalam tanaman. F. Kesselring, FKUR WILLICH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/perbuatan.dalam)]. Sumber: Wikipedia Commons.

Kajian terkini

Penambahan nanocomposites ke PL sedang dikaji untuk memperbaiki beberapa sifatnya, seperti rintangan terma, kelajuan penghabluran, kelewatan api, ciri-ciri antistatik elektrik dan ciri konduktif, anti-UV dan harta antibakteria.

Sesetengah penyelidik telah meningkatkan daya mekanikal dan kekonduksian elektrik PLA menambah nanopartikel graphene. Ini meningkatkan aplikasi yang boleh dimiliki oleh PL mengenai percetakan 3D.

Para saintis lain berjaya membangunkan patch vaskular (untuk membaiki arteri badan manusia) dengan mencuci organofosfat.

Patch vaskular menunjukkan sifat -sifat yang menggalakkan untuk menganggapnya menjanjikan kejuruteraan tisu vaskular.

Di antara sifat -sifatnya adalah hakikat bahawa ia tidak menghasilkan hemolisis (perpecahan sel darah merah), ia tidak toksik ke sel, menentang lekatan platelet dan memberikan pertalian yang baik ke arah sel -sel yang meliputi saluran darah.

Rujukan

1. Lihat Kim, et al. (2019). Komposit asid graphene-politik secara elektrik dan mekanikal yang kuat untuk percetakan 3D. ACS Bahan & Antara muka ACS. 2019, 11, 12, 11841-11848. Pulih dari pub.ACS.org.
2. Tin Sin, Lee et al. (2012). Aplikasi poli (asid laktik). Dalam Buku Panduan Biopolimer dan Plastik Biodegradable. Bab 3. Pulih dari Scientedirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh, et al. (2007). Serat poli (asid laktik): gambaran keseluruhan. Prog. Polim. Sci. 32 (2007) 455-482. Pulih dari Scientedirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie et al. (2013). Nanocomposit berasaskan polylactide (PLA). Kemajuan dalam Sains Polimer. 38 (2013) 1504-1542. Pulih dari Scientedirect.
5. Zhang, Jun et al. (2019). Polymer zwitterionic-Merafed Polylactic Acid Vascular Patches berdasarkan perancah decellularized untuk kejuruteraan tisu. Sains & Kejuruteraan Biomaterials ACS. Tarikh penerbitan: 25 Julai 2019. Pulih dari pub.ACS.org.