Polykaprolakton - Polycaprolactone

Polykaprolakton
Polykaprolaktonová struktura.png
Jména
Název IUPAC
(1,7) -polyoxepan-2-on
Systematický název IUPAC
Poly (hexano-6-lakton)
Ostatní jména
2-oxepanonový homopolymer
Polymer 6-kaprolaktonu
Identifikátory
ZkratkyPCL
ChemSpider
  • žádný
Vlastnosti
(C6H10Ó2)n
Hustota1,145 g / cm3
Bod tání60 ° C (140 ° F)
Tepelná vodivost{{{hodnota}}}
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu
Korálky PCL, prodávané pro průmyslové nebo amatérské použití.

Polykaprolakton (PCL) je biologicky odbouratelný polyester s nízkým bod tání kolem 60 ° C a teplota skleněného přechodu asi -60 ° C. Nejběžnější použití polykaprolaktonu je při výrobě specialit polyurethany. Polykaprolaktony dodávají dobrou odolnost vůči vodě, olejům, rozpouštědlům a chloru polyuretan vyrobeno.

Tento polymer se často používá jako přísada do pryskyřic ke zlepšení jejich zpracovatelských charakteristik a vlastností pro konečné použití (např. odolnost vůči nárazu ). Protože je kompatibilní s řadou dalších materiálů, lze s ním kombinovat PCL škrob snížit jeho náklady a zvýšit biologická rozložitelnost nebo může být přidán jako polymerní změkčovadlo na polyvinyl chlorid (PVC).

Polykaprolakton se také používá pro dlahování, modelování a jako vstupní surovina pro prototypové systémy, jako je výroba taveného vlákna 3D tiskárny.

Syntéza

PCL připravuje polymerace otevření kruhu z ε-kaprolakton používat katalyzátor jako oktoát cínatý. Nedávno byla přezkoumána široká škála katalyzátorů pro polymeraci kaprolaktonu s otevíráním kruhu.[1]

Syntéza polykaprolaktonu.png

Biomedicínské aplikace

PCL je degradován hydrolýza jeho ester vazeb za fyziologických podmínek (například v lidském těle), a proto mu byla věnována velká pozornost pro použití jako implantabilní biomateriál. Zejména je obzvláště zajímavý pro přípravu dlouhodobě implantovatelných zařízení, protože jeho degradace je ještě pomalejší než degradace polylaktid.

PCL byl široce používán v dlouhodobých implantátech a aplikacích s řízeným uvolňováním léčiva. Pokud však jde o tkáňové inženýrství, PCL trpí některými nedostatky, jako je pomalá rychlost degradace, špatné mechanické vlastnosti a nízká adheze buněk. Začlenění keramiky na bázi fosforečnanu vápenatého a bioaktivních skel do PCL přineslo třídu hybridních biomateriálů s pozoruhodně zlepšenými mechanickými vlastnostmi, kontrolovatelnými rychlostmi odbourávání a zvýšenou bioaktivitou, které jsou vhodné pro inženýrství kostních tkání.[2]

PCL byl schválen Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) ve specifických aplikacích používaných v lidském těle jako (například) a dodávka léků přístroj, steh nebo adhezní bariéra.[3] PCL se používá v rychle rostoucí oblasti lidské estetiky po nedávném zavedení mikrosféry na bázi PCL dermální výplň patřící do třídy stimulátorů kolagenu (Ellansé).[4]

Prostřednictvím stimulace produkce kolagenu jsou produkty na bázi PCL schopné korigovat známky stárnutí obličeje, jako je ztráta objemu a laxnost kontury, a poskytují okamžitý a dlouhodobý přirozený efekt.[4][5] Vyšetřuje se jako lešení pro opravu tkáně tkáňové inženýrství, GBR membrána. Používá se jako hydrofobní blok amfifilní syntetický blok kopolymery používá se k vytvoření vezikulární membrány polymersomy.

V kuličkách PCL byla zapouzdřena řada léčiv pro řízené uvolňování a cílené podávání léků.[6]

Ve stomatologii (jako kompozit s názvem Resilon) se používá jako součást „nočních stráží“ (zubních dlah) a v kořenový kanál plnicí. Funguje to jako gutaperča, má podobné manipulační vlastnosti a pro účely opětovné úpravy může být změkčen teplem nebo rozpuštěn rozpouštědly, jako je chloroform. Podobně jako gutaperča jsou k dispozici mistrovské kužele ve všech velikostech ISO a kužele příslušenství v různých velikostech a kužele. Hlavní rozdíl mezi výplňovým materiálem kořenových kanálků na bázi polykaprolaktonu (Resilon a Real Seal) a gutaperčou je v tom, že materiál na bázi PCL je biologicky odbouratelný,[7] zatímco gutaperča není. V odborné zubní komunitě chybí shoda ohledně toho, zda je žádoucí biologicky odbouratelný výplňový materiál kořenových kanálků, jako je Resilon nebo Real Seal.

Fanda a prototypování

Domácí montáž na světlo na kolo, vyrobená z PCL

PCL má také mnoho aplikací na trhu fandů, kde je známý jako Re-Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude nebo TechTack. Má to fyzikální vlastnosti z velmi houževnatého plastu podobného nylonu, který měkne na tmelovou konzistenci pouze při 60 ° C, což lze snadno dosáhnout ponořením do horké vody.[8] Specifické teplo a vodivost PCL jsou dostatečně nízké, takže při této teplotě není těžké s nimi manipulovat ručně. Díky tomu je ideální pro modelování v malém měřítku, výrobu dílů, opravy plastových předmětů atd rychlé prototypování kde není nutný tepelný odpor. Ačkoli změkčený PCL se při vyšší teplotě snadno drží na mnoha jiných plastech, pokud je povrch ochlazen, může být minimalizována lepivost a přitom zůstane hmota pružná.

Biologický rozklad

Firmicutes a proteobakterie může degradovat PCL.[9] plísně Penicillium sp. kmen 26-1 může degradovat PCL s vysokou hustotou; i když ne tak rychle jako termotolerant Aspergillus sp. kmen ST-01. Druhy Clostridium může degradovat PCL pod anaerobní podmínky.

Viz také

Reference

  1. ^ Labet M, Thielemans W (prosinec 2009). "Syntéza polykaprolaktonu: recenze". Recenze chemické společnosti. 38 (12): 3484–504. doi:10.1039 / B820162P. PMID  20449064.
  2. ^ Hajiali F, Tajbakhsh S, Shojaei A (28. června 2017). „Výroba a vlastnosti polykaprolaktonových kompozitů obsahujících keramiku na bázi fosforečnanu vápenatého a bioaktivní skla v kostním tkáňovém inženýrství: recenze“. Recenze polymerů. 58 (1): 164–207. doi:10.1080/15583724.2017.1332640. S2CID  103102150.
  3. ^ Li, L .; LaBarbera, D. V. (01.01.2017), Chackalamannil, Samuel; Rotella, David; Ward, Simon E. (eds.), „2.16 - 3D vysoce obsahový skríning organoidů za účelem objevení drog“, Komplexní léčivá chemie III, Oxford: Elsevier, s. 388–415, doi:10.1016 / b978-0-12-409547-2.12329-7, ISBN  978-0-12-803201-5, vyvoláno 2020-07-14
  4. ^ A b Moers-Carpi MM, Sherwood S (březen 2013). „Polykaprolakton ke korekci nasolabiálních záhybů: 24měsíční, prospektivní, randomizovaná, kontrolovaná klinická studie“. Dermatologická chirurgie. 39 (3 Pt 1): 457–63. doi:10.1111 / dsu.12054. PMC  3615178. PMID  23350617.
  5. ^ Kim JA, Van Abel D (duben 2015). „Neocollagenesis in human tissue injected with a polycaprolactone-based dermal filler“. Journal of Cosmetic and Laser Therapy. 17 (2): 99–101. doi:10.3109/14764172.2014.968586. PMID  25260139. S2CID  5799117.
  6. ^ Bhavsar MD, Amiji MM (2008). „Vývoj nové biologicky odbouratelné polymerní formulace nanočástic v mikrosféře pro místní dodávání plazmidové DNA do gastrointestinálního traktu“. 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 (srpen 2007). „Citlivost materiálu vyplňujícího kořenové kanálky na bázi polykaprolaktonu k degradaci. III. Turbidimetrické hodnocení enzymatické hydrolýzy“. Journal of Endodontics. 33 (8): 952–6. doi:10.1016 / j.joen.2007.05.004. PMID  17878081.
  8. ^ Supercilii C. „Průvodce materiály pro vlastní potřebu: Polymorfní plast (termoplast s nízkou teplotou tání)“. Pokyny. Autodesk. Citováno 20. srpna 2015.
  9. ^ Tokiwa Y, Calabia BP, Ugwu CU, Aiba S (srpen 2009). „Biologická rozložitelnost plastů“. International Journal of Molecular Sciences. 10 (9): 3722–42. doi:10,3390 / ijms10093722. PMC  2769161. PMID  19865515.

Další čtení

  • Sinha VR, Bansal K, Kaushik R, Kumria R, Trehan A (červen 2004). „Poly-epsilon-kaprolaktonové mikrosféry a nanosféry: přehled“. International Journal of Pharmaceutics. 278 (1): 1–23. doi:10.1016 / j.ijpharm.2004.01.044. PMID  15158945.