Estrutura de ácido poláctico, propriedades, síntese, usa

Ele Ácido polímico, cujo nome correto é poli- (ácido lático), é um material formado pela polimerização do ácido lático. Também é conhecido como poli-lacto, pois pode ser obtido a partir da ruptura e polimerização do lactídeo, que é um domerge de ácido lático.

Poly- (ácido lático) ou PLA não é um ácido, é um poliéster, que pode ser observado no monômero que o forma. É um polímero facilmente biodegradável e é biocompatível. Ambas as propriedades são devidas ao fato de que pode facilmente hidrolisar tanto no ambiente quanto no corpo humano ou animal. Além disso, sua degradação não gera compostos tóxicos.

Fórmula simplificada do polímero de ácido lático ou poli (ácido lático). Polyimek [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Durante anos. Também é usado na indústria farmacêutica em medicamentos de liberação lenta.

É usado em implantes para o corpo humano e há muitos estudos para uso em tecidos biológicos, bem como para impressão tridimensional (3D) para as aplicações mais diversas.

Sendo um dos polímeros mais biodegradáveis ​​e não técnicos, seus produtores aumentaram a substituição de todos os plásticos derivados de petróleo que atualmente são usados ​​em milhares de aplicações por este material.

Além disso, de acordo com seus fabricantes, a produção e o uso de PL é uma maneira de reduzir a quantidade de CO₂ que é gerado pela produção de plásticos da indústria petroquímica.

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Estrutura

Poly- (ácido lático) é um poliéster, ou seja, possui unidades repetitivas de estáster- (c = o) -o-r, algo que pode ser visto na figura a seguir:

Estrutura de poli- (ácido lático) ou PLA. Jü [CC0]. Fonte: Wikipedia Commons.

Nomenclatura

- Poli- (ácido lático)

- Poli-lato

- PLA

- Poli- (ácido L-lático) ou PLLA

- Poli- (ácido d, l-lático) ou pdlla

- Ácido polímico

Propriedades

Estado físico

- Poli (ácido d, l-lático): sólido amorfo.

- Poli (ácido L-lático): sólido semicristalino transparente frágil ou quebradiço.

Peso molecular

Depende do grau de polimerização do material.

Temperatura de transição vítrea

É a temperatura abaixo da qual o polímero é rígido, frágil e quebradiço, e acima do qual o polímero se torna elástico e maleável.

- Poli (ácido L-lático): 63 ºC.

- Poli (ácido d, l-lático): 55 ºC.

Ponto de fusão

- Poli (ácido L-lático): 170-180 ºC.

- Poli (ácido d, l-lático): não tem ponto de fusão porque é amorfo.

temperatura de decomposição

227-255 ºC.

Densidade

- Auto: 1.248 g/cm³

- Cristalino: 1.290 g/cm³

Outras propriedades

Mecânica

Poly- (ácido L-lático) tem uma força mecânica maior que o poli- (ácido d, L-Cádico).

O PL é fácil de processar termoplasta, para que você possa obter filamentos muito finos deste polímero.

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Biocompatibilidade

Seu produto de degradação, ácido lático, é não técnico e totalmente biocompatível, porque é produzido por seres vivos. No caso do ser humano, ocorre nos músculos e glóbulos vermelhos.

Biodegradabilidade

Pode ser fracionado termicamente por hidrólise no corpo humano, de animais ou por microorganismos, que é chamado de degradação hidrolítica.

Fácil modificação de suas características

Eles podem ser projetados para medir suas propriedades físicas, químicas e biológicas por meio.

Síntese

Foi obtido pela primeira vez em 1932 por aquecimento de ácido lático a vácuo. O ácido ho-ch3-ch-cooh é uma molécula com um centro quiral (ou seja, um átomo de carbono ligado a quatro grupos diferentes).

Por esse motivo, possui dois enantiômeros ou isômeros especulares (são duas moléculas idênticas, mas com orientação espacial diferente de seus átomos).

Os enantiômeros são o ácido L -lático e o ácido d -fótico, que são distinguidos um do outro pela maneira como desviam a luz polarizada. São imagens especulares.

Enantimers de ácido lático. Esquerda: ácido L-lático. Direita: ácido d-lático. すじにく シチュー [CC0]. Fonte: Wikipedia Commons.

O ácido L-lático é obtido da fermentação por microorganismos de açúcares naturais, como melaço, amido de batata ou dextrose de milho. Esta é a forma preferida hoje para obtê -lo.

Ao preparar o poli (ácido lático) do ácido L-lático, poli- (ácido L-lático) ou PLLA é obtido.

Por outro lado, quando o polímero é preparado a partir de uma mistura de ácido L-lático e ácido d-lático, poli (ácido d, l-lático) ou pdlla é obtido.

Nesse caso, a mistura ácida é uma combinação em partes iguais dos enantiômeros d e l, obtidos por síntese do etileno petrolífero. Essa maneira de obter é usada muito pouco atualmente.

PLLA e PDLLA têm propriedades ligeiramente diferentes. A polimerização pode ser feita de duas maneiras:

- Formação de um intermediário: o diâmetro cíclico chamado lactida, cuja polimerização pode ser controlada e um produto com o peso molecular desejado pode ser obtido.

Polimerização lactidal para obter o PLA. Jü [domínio público]. Fonte: Wikipedia Commons.- Condensação direta do ácido lático sob condições de vácuo: que produz um polímero de baixo ou médio peso molecular.

Comparação das duas formas de plases do PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Usos na medicina

Seus produtos de degradação não são tóxicos, o que favorece sua aplicação neste campo.

Suturas

O requisito básico dos filamentos para suturas é que eles mantenham os tecidos até que a cura natural fornece um tecido forte no lugar da união.

Desde 1972, um material de sutura chamado Vicryl, um filamento ou thread bioabsorbível muito forte é fabricado. Este fio é feito de um copolímero de ácido glicólico e ácido lático (90:10), que é rapidamente hidrolisado no local da sutura, por isso é facilmente absorvido pelo corpo.

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Estima -se que no organismo humano, o PLA se degradam em 63% em cerca de 168 dias e 100% em 1,5 anos.

Uso farmacêutico

A biodegradabilidade do PLA o torna útil para a liberação controlada de medicamentos medicinais.

Na maioria dos casos, o medicamento é gradualmente liberado devido à degradação hidrolítica e alterações morfológicas do reservatório (feito com o polímero) contendo o medicamento.

Em outros casos, a liberação de medicina é feita lentamente através da membrana do polímero.

Implantes

O PL acabou sendo eficaz nos implantes e apoios para o corpo humano. Bons resultados foram obtidos na fixação de fraturas e osteotomias ou cirurgias ósseas.

Engenharia de tecidos biológicos

Muitos estudos estão sendo realizados atualmente para a aplicação do PLA na reconstrução de tecidos e órgãos.

Filamentos de PLA para regeneração nervosa em pacientes paralisados ​​foram desenvolvidos.

Anteriormente, o plasma plasmático é tratado para torná -lo receptivo ao crescimento celular. As extremidades nervosas são unidas para serem reparadas por um segmento artificial de tratado com plasma.

Nesse segmento, células especiais são semeadas que crescerão e preencherão o vazio entre as duas capas do nervo, juntando -se a elas. Com o tempo, o suporte do PLA desaparece deixando um canal nervoso contínuo.

Também tem sido usado na reconstrução de Vejigas, atuando como andaimes ou plataforma na qual as células uroteliais são semeadas (células que cobrem a bexiga e os órgãos do trato urinário) e células musculares lisas.

Use em materiais têxteis

A química do PLA permite o controle de certas propriedades de fibra que o tornam adequado para uma ampla variedade de aplicações têxteis, para roupas e móveis.

Por exemplo, sua capacidade de absorção de umidade e, ao mesmo tempo, pouca umidade e odores, torna útil para fabricar roupas para atletas de alto desempenho. É hipoalergênico, não irrite a pele.

Serve mesmo para roupas de estimação e não requer ferro. Tem baixa densidade, por isso é mais leve que outras fibras.

Vem de uma fonte renovável e sua produção é econômica.

Diversas aplicações

O PL é adequado para fazer garrafas para vários usos (shampoo, sucos e água). Essas garrafas têm brilho, transparência e clareza. Além disso, o PLA é uma barreira excepcional para odores e sabores.

No entanto, esse uso é para temperaturas abaixo de 50-60 ºC, pois tende a se deformar ao atingir essas temperaturas.

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É usado na produção de pratos, xícaras e utensílios de alimentos descartáveis, além de recipientes de alimentos, como iogurte, frutas, massas, queijos, etc., o Pla Bandejas de espuma para embalar alimentos frescos. Não absorve gordura, óleo, umidade e tem flexibilidade. Composto pode ser feito com a placa de resíduos.

Canudos, canudos ou plas. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/Deed.em)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Também serve para fazer folhas finas para embalar alimentos como batatas fritas ou outros alimentos.

Embalagem Pla paraquelo. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/Deed.em)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Pode ser usado para fazer cartões para transações eletrônicas e cartões -chave do quarto de hotel. Os cartões PL podem cumprir as características de segurança e permitir a aplicação de fitas magnéticas.

É amplamente utilizado para fabricar as caixas ou capas de produtos altamente delicados, como dispositivos eletrônicos e de cosméticos. Os graus especialmente preparados para este uso são usados, acoplando -se a outras fibras.

Pode ser expandido por PL para usá -lo como um material de amortecimento para o envio de instrumentos ou objetos delicados.

Serve para fazer brinquedos infantis.

Usos em engenharia e agricultura

O PL serve para fazer drenagem nas obras de construção, materiais de construção de materiais, como tapetes, pisos laminados e papel de parede, para tapetes e tecidos de transportadora.

Seu uso na indústria de eletricidade está se desenvolvendo, como realizar o revestimento de fios.

Entre suas aplicações está a da agricultura, com o PLA, são fabricados filmes de proteção do solo, que permitem controlar as ervas daninhas e favorecer a retenção do fertilizante. Os filmes do PLA são biodegradáveis, eles podem ser incorporados à terra no final da colheita e, portanto, fornecem nutrientes.

Planeje Protectora do Protetor de Solo em Culturas. F. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/Deed.em)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Estudos recentes

A adição de nanocompósitos ao PL está sendo estudada para melhorar algumas de suas propriedades, como resistência térmica, velocidade de cristalização, atraso de chama, características antistáticas elétricas e características condutivas, anti-UV e propriedade antibacteriana.

Alguns pesquisadores aumentaram a força mecânica e a condutividade elétrica do PLA adicionando nanopartículas de grafeno. Isso aumenta consideravelmente as aplicações que o PL pode ter em relação à impressão 3D.

Outros cientistas conseguiram desenvolver um adesivo vascular (para reparar artérias do corpo humano) por enxerto um organofosfato.

O patch vascular demonstrou propriedades favoráveis ​​que considerará promissor para a engenharia de tecidos vasculares.

Entre as propriedades estão o fato de não produzir hemólise (desintegração dos glóbulos vermelhos), não é tóxico para as células, resiste à adesão plaquetária e apresenta boa afinidade por células que cobrem vasos sanguíneos.

Referências

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