Polikaprolakton - Polycaprolactone

Polikaprolakton
Struktura polikaprolaktonu.png
Nazwy
Nazwa IUPAC
(1,7)-polioksepan-2-on
Systematyczna nazwa IUPAC
Poli(heksano-6-lakton)
Inne nazwy
Homopolimer 2-oksepanonu Polimer
6-kaprolaktonu
Identyfikatory
Skróty PCL
ChemSpider
Nieruchomości
( C 6 H 10 O 2 ) n
Gęstość 1,145 g / cm 3
Temperatura topnienia 60 °C (140 °F)
Przewodność cieplna {{{wartość}}}
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Referencje do infoboksu
Koraliki PCL, sprzedawane do użytku przemysłowego lub hobbystycznego.

Polikaprolakton ( PCL ) jest biodegradowalnym poliestrem o niskiej temperaturze topnienia około 60 °C i temperaturze zeszklenia około -60 °C. Najczęstszym zastosowaniem polikaprolaktonu jest produkcja specjalistycznych poliuretanów . Polikaprolaktony nadają wytworzonemu poliuretanowi dobrą odporność na wodę, olej, rozpuszczalnik i chlor .

Polimer ten jest często stosowany jako dodatek do żywic w celu poprawy ich właściwości przetwórczych i właściwości końcowego zastosowania (np. odporności na uderzenia ). Będąc kompatybilnym z szeregiem innych materiałów, PCL może być mieszany ze skrobią w celu obniżenia kosztów i zwiększenia biodegradowalności lub może być dodany jako plastyfikator polimerowy do polichlorku winylu (PVC).

Polikaprolakton jest również używany do szynowania, modelowania i jako surowiec do systemów prototypowania, takich jak drukarki 3D do wytwarzania stopionego włókna .

Synteza

PCL wytwarza się przez polimeryzację z otwarciem pierścienia ε-kaprolaktonu przy użyciu katalizatora, takiego jak oktanian cyny . Do polimeryzacji kaprolaktonu z otwarciem pierścienia można zastosować szeroką gamę katalizatorów.

Synteza polikaprolaktonu.png

Zastosowania biomedyczne

PCL jest degradowany przez hydrolizę jego wiązań estrowych w warunkach fizjologicznych (takich jak w ludzkim ciele) i dlatego poświęcono mu wiele uwagi do zastosowania jako wszczepialny biomateriał . W szczególności jest to szczególnie interesujące przy wytwarzaniu długoterminowych urządzeń do implantacji, ze względu na ich degradację, która jest nawet wolniejsza niż polilaktydu .

PCL jest szeroko stosowany w implantach długoterminowych i aplikacjach do kontrolowanego uwalniania leków. Jednakże, jeśli chodzi o inżynierię tkankową, PCL ma pewne wady, takie jak powolna degradacja, słabe właściwości mechaniczne i niska adhezja komórek. Włączenie ceramiki na bazie fosforanu wapnia i szkieł bioaktywnych do PCL dało klasę biomateriałów hybrydowych o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych, kontrolowanych szybkościach degradacji i zwiększonej aktywności biologicznej, które są odpowiednie do inżynierii tkanki kostnej.

PCL został zatwierdzony przez Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) w określonych zastosowaniach stosowanych w organizmie ludzkim jako (na przykład) urządzenie do podawania leków , szew lub bariera adhezyjna . PCL jest stosowany w szybko rozwijającej się dziedzinie ludzkiej estetyki po niedawnym wprowadzeniu mikrosferycznego wypełniacza skórnego na bazie PCL należącego do klasy stymulatorów kolagenu (Ellansé).

Poprzez stymulację produkcji kolagenu produkty na bazie PCL są w stanie korygować oznaki starzenia się twarzy, takie jak utrata objętości i wiotkość konturu, zapewniając natychmiastowy i długotrwały naturalny efekt. Jest badana jako rusztowanie do naprawy tkanek za pomocą inżynierii tkankowej , błony GBR . Stosowano go jako hydrofobowy blok amfifilowych syntetycznych kopolimerów blokowych stosowanych do tworzenia błon pęcherzykowych polimerosomów .

W kulkach PCL umieszczono różne leki w celu kontrolowanego uwalniania i ukierunkowanego dostarczania leku .

W stomatologii (jako kompozyt o nazwie Resilon) jest stosowany jako składnik „nocnych strażników” (szyny dentystyczne) oraz do wypełniania kanałów korzeniowych . Zachowuje się jak gutaperka , ma podobne właściwości manipulacyjne, a do celów ponownej obróbki może być zmiękczany pod wpływem ciepła lub rozpuszczany w rozpuszczalnikach, takich jak chloroform. Podobnie jak w przypadku gutaperki, dostępne są szyszki wzorcowe we wszystkich rozmiarach ISO oraz szyszki dodatkowe w różnych rozmiarach i zbieżności. Główna różnica między materiałem do wypełniania kanałów korzeniowych na bazie polikaprolaktonu (Resilon i Real Seal) a gutaperką polega na tym, że materiał na bazie PCL ulega biodegradacji, podczas gdy gutaperka nie. W środowisku ekspertów stomatologicznych brak jest zgody co do tego, czy pożądany jest biodegradowalny materiał wypełniający kanał korzeniowy, taki jak Resilon lub Real Seal.

Hobbysta i prototypowanie

Domowe mocowanie lampki rowerowej, wykonane z PCL

PCL ma również wiele zastosowań na rynku hobbystycznym, gdzie jest znany jako Re-Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude czy TechTack. Posiada właściwości fizyczne bardzo wytrzymałego, podobnego do nylonu tworzywa sztucznego, które w temperaturze zaledwie 60 °C mięknie do konsystencji kitu, co można łatwo osiągnąć przez zanurzenie w gorącej wodzie. Ciepło właściwe i przewodność PCL są na tyle niskie, że w tej temperaturze nie jest trudno manipulować nimi ręcznie. Dzięki temu idealnie nadaje się do modelowania na małą skalę, wytwarzania części, naprawy przedmiotów z tworzyw sztucznych i szybkiego prototypowania, gdzie nie jest wymagana odporność na ciepło. Chociaż zmiękczony PCL łatwo przykleja się do wielu innych tworzyw sztucznych w wyższej temperaturze, jeśli powierzchnia zostanie schłodzona, lepkość można zminimalizować, pozostawiając masę elastyczną.

Biodegradacja

Firmicutes i proteobakterie mogą degradować PCL. Penicillium sp. szczep 26-1 może degradować PCL o wysokiej gęstości; choć nie tak szybko jak termotolerancyjny Aspergillus sp. szczep ST-01. Gatunki Clostridium mogą degradować PCL w warunkach beztlenowych .

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Labet M, Thielemans W (grudzień 2009). „Synteza polikaprolaktonu: przegląd”. Przeglądy Towarzystwa Chemicznego . 38 (12): 3484–504. doi : 10.1039/B820162P . PMID  20449064 .
  2. ^ Hajiali F, Tajbakhsh S, Shojaei A (28 czerwca 2017). „Wytwarzanie i właściwości kompozytów polikaprolaktonowych zawierających ceramikę na bazie fosforanu wapnia i szkła bioaktywne w inżynierii tkanki kostnej: przegląd”. Recenzje polimerów . 58 (1): 164–207. doi : 10.1080/15583724.2017.1332640 . S2CID  103102150 .
  3. ^ Li, L.; LaBarbera, DV (01.01.2017), Chackalamannil, Samuel; Rotella, David; Ward, Simon E. (red.), "2.16 - 3D High-Content Screening of Organoids for Drug Discovery" , Comprehensive Medicinal Chemistry III , Oxford: Elsevier, s. 388-415, doi : 10.1016/b978-0-12- 409547-2.12329-7 , ISBN 978-0-12-803201-5, pobrane 2020-07-14
  4. ^ B Moers-Carpi MM Sherwood S (marzec 2013). „Polikaprolakton do korekcji fałdów nosowo-wargowych: 24-miesięczne, prospektywne, randomizowane, kontrolowane badanie kliniczne” . Chirurgia dermatologiczna . 39 (3 pkt 1): 457–63. doi : 10.1111/dsu.12054 . PMC  3615178 . PMID  23350617 .
  5. ^ Kim JA, Van Abel D (kwiecień 2015). „Neokolageneza w tkance ludzkiej wstrzyknięta wypełniaczem skórnym na bazie polikaprolaktonu”. Czasopismo Kosmetyki i Laseroterapii . 17 (2): 99–101. doi : 10.3109/14764172.2014.968586 . PMID  25260139 . S2CID  5799117 .
  6. ^ Bhavsar MD, Amiji MM (2008). "Opracowanie nowej biodegradowalnej formulacji nanocząstek polimerowych w mikrosferze do lokalnego dostarczania plazmidowego DNA w przewodzie pokarmowym" . AAPS PharmSciTech . 9 (1): 288–94. doi : 10.1208/s12249-007-9021-9 . PMC  2976886 . PMID  18446494 .
  7. ^ Hiraishi N Yau JY Loushine RJ Armstrong SR Weller RN King NM Pashley DH Tay FR (sierpień 2007). „Podatność materiału wypełniającego kanał korzeniowy na bazie polikaprolaktonu na degradację. III. Ocena turbidymetryczna hydrolizy enzymatycznej”. Dziennik Endodoncji . 33 (8): 952–6. doi : 10.1016/j.joen.2007.05.004 . PMID  17878081 .
  8. ^ Supercilii C. „DIY Material Guide: Polymorph Plastic (plastik termiczny o niskiej temperaturze topnienia)” . Instrukcje . Autodesk . Źródło 20 sierpnia 2015 .
  9. ^ Tokiwa Y, Calabia BP, Ugwu CU, Aiba S (sierpień 2009). „Biodegradowalność tworzyw sztucznych” . Międzynarodowy Czasopismo Nauk Molekularnych . 10 (9): 3722–42. doi : 10.3390/ijms10093722 . PMC  2769161 . PMID  19865515 .

Dalsza lektura

  • Sinha VR, Bansal K, Kaushik R, Kumria R, Trehan A (czerwiec 2004). „Mikrosfery i nanosfery poli-epsilon-kaprolakton: przegląd”. Międzynarodowy Czasopismo Farmaceutyczne . 278 (1): 1-23. doi : 10.1016/j.ijpharm.2004.01.044 . PMID  15158945 .