Structure d'acide polyactique, propriétés, synthèse, utilisations

Il Acide polyactique, dont le nom correct est poly- (acide lactique), est un matériau formé par polymérisation de l'acide lactique. Il est également connu sous le nom de poly-lactadé, car il peut être obtenu à partir de la rupture et de la polymérisation du lactide, qui est un domerge de l'acide lactique.

Poly- (acide lactique) ou PLA n'est pas un acide, c'est un polyester, qui peut être observé dans le monomère qui le forme. C'est un polymère facilement biodégradable et est biocompatible. Les deux propriétés sont dues au fait qu'elle peut facilement hydrolyser à la fois dans l'environnement et dans le corps humain ou animal. De plus, sa dégradation ne génère pas de composés toxiques.

Formule simplifiée du polymère d'acide lactique ou de poly- (acide lactique). Polyimek [cc by-sa 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]. Source: Wikipedia Commons.

Pendant des années, la participation de l'APL dans les filaments à la suture pendant les opérations chirurgicales est connue. Il est également utilisé dans l'industrie pharmaceutique dans les médicaments à libération lente.

Il est utilisé dans les implants pour le corps humain et il y a beaucoup d'études à utiliser dans les tissus biologiques, ainsi que pour l'impression à trois dimensions (3D) pour les applications les plus diverses.

Étant l'un des polymères les plus biodégradables et non techniques, ses producteurs ont augmenté le remplacement de tous les plastiques dérivés d'huile qui sont actuellement utilisés dans des milliers d'applications par ce matériau.

De plus, selon ses fabricants, la production et l'utilisation de PL sont un moyen de réduire la quantité de CO₂ qui est généré en produisant des plastiques à partir de l'industrie pétrochimique.

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Structure

Le poly- (acide lactique) est un polyester, c'est-à-dire qu'il a des unités répétitives d'ester- (c = o) -o-r, quelque chose qui peut être vu dans la figure suivante:

Structure poly- (acide lactique) ou PLA. Jü [CC0]. Source: Wikipedia Commons.

Nomenclature

- L'acide polylactique)

- Polychable

- PLA

- Poly- (l-lactic acide) ou PLLA

- Poly- (acide d, l-lactic) ou pdlla

- Acide polyactique

Propriétés

État physique

- Poly (acide d, l-lactic): solide amorphe.

- Poly (acide l-lactique): solide semi-cristallin fragile ou fragile.

Poids moléculaire

Cela dépend du degré de polymérisation du matériau.

Température de transition vitreuse

C'est la température en dessous duquel le polymère est rigide, fragile et cassant, et au-dessus duquel le polymère devient élastique et malléable.

- Poly (acide l-lactique): 63 ºC.

- Poli (acide D, L-lactic): 55 ºC.

Point de fusion

- Poly (acide l-lactique): 170-180 ºC.

- Poli (acide d, l-lactic): il n'a pas de point de fusion car il est amorphe.

température de décomposition

227-255 ºC.

Densité

- Auto: 1 248 g / cm³

- Cristallin: 1 290 g / cm³

Autres propriétés

Mécanique

Le poly- (acide l-lactique) a une force mécanique supérieure à la poly- (acide d, l-cadic).

Le PL est facile à traiter thermoplastiquement, vous pouvez donc obtenir des filaments très fins de ce polymère.

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Biocompatibilité

Son produit de dégradation, l'acide lactique, est non technique et totalement biocompatible, car il est produit par des êtres vivants. Dans le cas de l'être humain, il se produit dans les muscles et les globules rouges.

Biodégradabilité

Il peut être thermiquement fractionnaire par hydrolyse dans le corps humain, des animaux ou par des micro-organismes, qui est appelé dégradation hydrolytique.

Modification facile de ses caractéristiques

Ils peuvent être conçus pour mesurer leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques.

La synthèse

Il a été obtenu pour la première fois en 1932 en chauffant l'acide lactique sous vide. L'acide lactique HO-CH3-CH-COOH est une molécule avec un centre chiral (c'est-à-dire un atome de carbone attaché à quatre groupes différents).

Pour cette raison, il a deux énantiomères ou des isomères spéculaires (ce sont deux molécules identiques mais avec une orientation spatiale différente de leurs atomes).

Les énantiomères sont de l'acide l-lactique et de l'acide D, qui se distinguent les uns des autres par la façon dont ils détournent la lumière polarisée. Ce sont des images spéculaires.

ÉNANTIMERS DE L'ACIDE LACTIQUE. Gauche: acide l-lactique. À droite: acide d-lactique. すじにく シチュー [CC0]. Source: Wikipedia Commons.

L'acide l-lactique est obtenu à partir de fermentation par des micro-organismes de sucres naturels tels que la mélasse, l'amidon de pomme de terre ou le dextrose de maïs. C'est le formulaire préféré aujourd'hui pour l'obtenir.

Lors de la préparation de l'acide poly- (acide lactique) de l'acide l-lactique, de l'acide poly- (lactique) ou du PLLA est obtenu.

D'un autre côté, lorsque le polymère est préparé à partir d'un mélange d'acide l-lactique et d'acide d-lactique, le poly- (acide d, l-lactique) ou la pdlla est obtenu.

Dans ce cas, le mélange acide est une combinaison dans des parties égales des énantiomères D et L, obtenus par synthèse de l'éthylène huile. Cette façon d'obtenir est utilisée très peu actuellement.

PLLA et PDLLA ont des propriétés légèrement différentes. La polymérisation peut être effectuée de deux manières:

- Formation d'un intermédiaire: le diamètre cyclique appelé lactida, dont la polymérisation peut être contrôlée et un produit avec le poids moléculaire souhaité peut être obtenu.

Polymérisation lactide pour obtenir le PLA. Jü [domaine public]. Source: Wikipedia Commons.- Condensation directe de l'acide lactique dans des conditions de vide: qui produit un polymère de poids moléculaire faible ou moyen.

Comparaison des deux formes de plasis de la PLA. RLM0518 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikipedia Commons.

Utilisations en médecine

Ses produits de dégradation sont non toxiques, ce qui favorise son application dans ce domaine.

Sutures

L'exigence fondamentale des filaments pour les sutures est qu'elles maintiennent plutôt les tissus jusqu'à ce que la guérison naturelle fournit un tissu fort à la place de l'union.

Depuis 1972, un matériau de suture appelé vicryl, un filament ou fil bioabsorbible très fort est fabriqué. Ce fil est fait d'un copolymère d'acide glycolique et d'acide lactique (90:10), qui est rapidement hydrolysé à la suture, de sorte qu'il est facilement absorbé par le corps.

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On estime que dans l'organisme humain, le PLA dégrade en 63% en environ 168 jours et à 100% en 1,5 ans.

Usage pharmaceutique

La biodégradabilité du PLA le rend utile pour la libération contrôlée de médicaments.

Dans la plupart des cas, le médicament est progressivement libéré en raison de la dégradation hydrolytique et des changements morphologiques du réservoir (fabriqué avec le polymère) contenant le médicament.

Dans d'autres cas, la libération de médecine se fait lentement à travers la membrane polymère.

Implants

Le PL s'est avéré efficace dans les implants et les soutiens au corps humain. De bons résultats ont été obtenus dans la fixation des fractures et des ostéotomies ou des chirurgies osseuses.

Génie tissulaire biologique

De nombreuses études sont actuellement en cours pour l'application de l'APL dans la reconstruction des tissus et des organes.

Des filaments PLA pour la régénération nerveuse chez les patients paralysés ont été développés.

Auparavant, le plasma plasmatique est traité pour le rendre réceptif à la croissance cellulaire. Les extrémités nerveuses sont jointes pour être réparées par un segment artificiel de plasma traité.

Sur ce segment, des cellules spéciales sont semées qui se développent et comblent le vide entre les deux capes du nerf, les rejoignant. Au fil du temps, le support PLA disparaît en laissant un canal nerveux continu.

Il a également été utilisé dans la reconstruction de Vejigas, agissant comme échafaudage ou plate-forme sur lequel les cellules urothéliales sont semées (cellules qui couvrent la vessie et les organes des voies urinaires) et les cellules musculaires lisses.

Utiliser dans des matériaux textiles

La chimie du PLA permet le contrôle de certaines propriétés de fibres qui le rendent adéquat pour une grande variété d'applications textiles, pour les vêtements et les meubles.

Par exemple, sa capacité d'absorption d'humidité, et en même temps peu d'humidité et d'odeurs, la rend utile pour fabriquer des vêtements pour les athlètes de haute performance. Il est hypoallergénique, n'irrite pas la peau.

Il sert même pour les vêtements d'animaux et ne nécessite pas de repassage. Il a une faible densité, il est donc plus léger que d'autres fibres.

Il provient d'une source renouvelable et sa production est économique.

Applications diverses

Le PL convient à la fabrication de bouteilles pour plusieurs utilisations (shampooing, jus et eau). Ces bouteilles ont du brillant, de la transparence et de la clarté. De plus, PLA est une barrière exceptionnelle pour les odeurs et les saveurs.

Cependant, cette utilisation est pour des températures inférieures à 50 à 60 ºC, car elle a tendance à se déformer lors de l'atteinte de ces températures.

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Il est utilisé dans la production de plats, de tasses et d'ustensiles alimentaires jetables, ainsi que de contenants alimentaires, tels que le yaourt, les fruits, les pâtes, les fromages, etc., O plateaux en mousse PLA pour emballer des aliments frais. Il n'absorbe pas les graisses, l'huile, l'humidité et n'a pas de flexibilité. Le compost peut être fait avec la plaque de déchet.

Pailles, pailles ou plas. F. Kesselring, Fkur Willich [CC By-Sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 / acte.dans)]. Source: Wikipedia Commons.

Il sert également à fabriquer des feuilles fines pour emballer des aliments tels que des pommes de terre frites ou d'autres aliments.

Emballage PLA paraquello. F. Kesselring, Fkur Willich [CC By-Sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 / acte.dans)]. Source: Wikipedia Commons.

Il peut être utilisé pour faire des cartes pour les transactions électroniques et les cartes clés de chambre d'hôtel. Les cartes PL peuvent se conformer aux caractéristiques de sécurité et permettre l'application de bandes magnétiques.

Il est largement utilisé pour fabriquer les boîtes ou les couvertures de produits très délicats, tels que les appareils électroniques et cosmétiques. Degrés spécialement préparés pour cette utilisation sont utilisés, en couplant d'autres fibres.

Il peut être étendu par PL pour l'utiliser comme matériau d'amortissement pour l'envoi d'instruments ou d'objets délicats.

Il sert à faire des jouets pour enfants.

Utilisations en ingénierie et en agriculture

Le PL sert à faire un drainage dans les travaux de construction, des matériaux de construction de matériaux, tels que les tapis, les sols laminés et le papier peint mural, pour les tapis et les tissus transporteurs.

Son utilisation dans l'industrie de l'électricité se développe, comme la conduite du revêtement de fils.

Parmi ses applications, il y a celui de l'agriculture, les PLA sont des films de protection fabriqués du sol, qui permettent de contrôler les mauvaises herbes et de favoriser la rétention de l'engrais. Les films PLA sont biodégradables, ils peuvent être incorporés dans la terre à la fin de la récolte et ainsi fournir des nutriments.

Planifier Protectora du Soil Protector dans les cultures. F. Kesselring, Fkur Willich [CC By-Sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 / acte.dans)]. Source: Wikipedia Commons.

Des études récentes

L'ajout de nanocomposites au PL est étudié pour améliorer certaines de ses propriétés, telles que la résistance thermique, la vitesse de cristallisation, le retard de flamme, les caractéristiques antistatiques électriques et les caractéristiques conductrices, l'anti-UV et la propriété antibactérienne.

Certains chercheurs ont augmenté la force mécanique et la conductivité électrique de l'APL ajoutant des nanoparticules de graphène. Cela augmente considérablement les applications que le PL peut avoir concernant l'impression 3D.

D'autres scientifiques ont réussi à développer un patch vasculaire (pour réparer les artères du corps humain) par greffe un organophosphate.

Le patch vasculaire a démontré des propriétés aussi favorables au point de la considérer prometteur pour l'ingénierie tissulaire vasculaire.

Parmi les propriétés figurent le fait qu'elle ne produit pas d'hémolyse (désintégration des globules rouges), elle n'est pas toxique pour les cellules, résiste à l'adhésion plaquettaire et présente une bonne affinité envers les cellules qui couvrent les vaisseaux sanguins.

Les références

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