Сложные полиэфиры: полилактид и поликапролактон

Полилактид (ПЛА) — это биоразлагаемый и биосовместимый полимер, относящийся к классу алифатических сложных полиэфиров, мономерам 2-гидроксипропановая кислота [1]. В настоящее время полилактид является одним из самых перспективных биодеградируемых полимеров, так как его можно получать синтетическим способом и ферментативным брожением декстрозы, мальтозы, сусла зерна или картофеля. Этот полимер разлагается в компосте в течение одного месяца, а побочные продукты имеют очень низкую токсичность; в конечном итоге полилактид превращается в углекислый газ и воду. Главное преимущество полилактида — это возможность переработки всеми способами, применяемыми для переработки термопластов.

Широкое его применение ограничивается низкой производительностью и высокой стоимостью получаемого продукта [2].

Высокомолекулярный полилактид представляет собой бесцветный, глянцевый, жесткий термопластичный полимер, который может быть полукристаллическим и полностью аморфным, в зависимости от чистоты основной полимерной цепи. Как молочная кислота, так и полилактид, проявляют оптическую активность, то есть существуют в виде двух Lи Dстереоизомеров. Два изомера молочной кислоты могут производить следующие разновидности ПЛА: поли-D-молочную кислоту (ПДЛА) — кристаллический материал; поли-L-молочную кислоту (ПЛЛА) — полукристаллический с регулярной структурой цепи; поли-D, L-молочную кислоту (ПДЛЛА) — с аморфной структурой. Прочностные свойства ПЛА могут варьироваться в широких пределах в зависимости от его степени кристалличности. Химические структуры, конфигурация, конформация являются важными параметрами, которые определяют свойства полилактида. Он растворим в обычных растворителях, включая бензол, хлороформ, диоксан, ацетонитрил, тетрагидрофуран, но не растворим в этаноле, метаноле и в алифатических углеводородах.

Для улучшения свойств полилактида, такие как жесткость, проницаемость, кристалличность и термическая стабильность, используется несколько подходов: модификация, сополимеризация с другими мономерами, например, с производными стирола, акрилата и полиэтиленоксида, а также с ПЛА-композитами[3].

Поликапролактон (ПКЛ) — это полимер, состоящий из звеньев е-капролактона, имеющий линейно-разветвленную структуру, и также относящийся к алифатическим сложным полиэфирам. Этот полимер является синтетическим, так как он производится из нефтехимических продуктов, также он является биосовместимым и биодеградируемым. Поликапролактон обладает хорошими деградационными свойствами, но полное его разложение может занять до двух лет.

Поликапролактон имеетхорошие реологические и вязкоупругие свойства в отличие многих рассасывающихся полимерных аналогов, которые делают его простым в изготовлении. Поликапролактон является гидрофобным, полукристаллическим полимером; его кристалличность имеет тенденцию к уменьшению с увеличением молекулярной массы.

Выраженная гидрофобность поликапролактона затрудняет адгезию и пролиферацию клеточных элементов на поверхности тканеинженерных конструкций, изготовленных из чистого поликапролактона. Поэтому зачастую ПКЛ используется в смесях с другими веществами в целях улучшения его свойств. Химическая структура поликапролактона позволяет совмещать его с широким спектром других полимеров, сохраняя при этом многие из его собственных свойств. Поликапролактон растворим в хлороформе, дихлорметане, тетрахлорметане, бензоле, толуоле, этаноле и циклогексаноне при комнатной температуре, но имеет низкую растворимость в ацетоне, 2-бутаноне, этилацетате, диметилформамиде и ацетонитриле и не растворим в спирте, петролейном эфире, диэтиловом эфире.

Универсальность поликапролактона заключается в том, что можно модифицировать его физические, химические и механические свойства сополимеризацией или смешивать со многими другими полимерами. Было установлено, что полимеризация изменяет химические свойства, что косвенно оказывает влияние на все другие свойства, такие как степень кристалличности, растворимость, и картина деградации, в результате чего модифицированный полимер может быть предназначен для доставки лекарственных средств. Поликапролактон совместим с природными полимерами, такими как крахмал, гидроксиапатит, хитозан и синтетическими полимерами, а именно с полиэтиленгликолем, полиуретановыми, оксазолинами, полиэтиленоксидом, поливиниловым спиртом, полилактидом и гликолевой кислотой [4].

Сложные полиэфиры применяются в различных областях. Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды, средств личной гигиены. Упаковочные изделия из полилактида —альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке на основе нефти. ПЛА широко применяется в медицине, т.к. обладает биосовместимостью. В медецине он используется для производства хирургических нитей, швов, гидрогелей, костных винтов, каркасов, а также в системах доставки лекарств. Также применяется в качестве исходного материала для печати на 3D-принтерах [3]. Поликапролактон применяется в качестве материала для изготовления полимерных изделий медицинского назначения, имплантатов для заместительной хирургии, в системах доставки лекарственных средств и в тканевой инженерии. С использованием этого полимера изготавливаются различные полимерные изделия, такие как микросферы, микрокапсулы, наночастицы, гранулы [4].

Были рассмотрены такие сложные полиэфиры алифатических гидроксикарбоновых кислот, как полилактид и поликапролактон, а также их основные особенности, свойства и области применения.

поликапролактон биодеструкция макромолекулярный гидрофобность.

Библиографический список

• 1. Auras R., Loong-Tak Lim, Susan E.M. Selke, Hideto Tsuji. Poly (lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications// John Wiley & Sons, Inc., 2010. — 499p
• 2. Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / Н. А. Войнов, Т. Г. Волова, Н. В. Зобова и др.; под науч. ред. Т. Г. Воловой. — Электрон. дан. (12 Мб). — Красноярск: ИПК СФУ, 2009
• 3. Lin Xiao, Bo Wang, Guang Yang and Mario Gauthier .Poly (Lactic Acid)-Based Biomaterials: Synthesis, Modification and Applications// Biomedical Science, Engineering and Technology. InTech. 2012. p. 247 — 248.
• 4. Woodruff M.A., Hutmacher D.W. The return of a forgotten polymer—Polycaprolactone in the 21st century // Progress in Polymer Science. 2010, № 35(10). р. 1217−1256.