Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с полигликолевой кислоты )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полигликолид
Полигликолид
Имена
Название ИЮПАК
Поли [окси (1-оксо-1,2-этандиил)]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100 249 865 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
(C 2 H 2 O 2 ) n
Молярная масса(58.04) сущ.
Плотность1,530 г / см 3 при 25 ° C
Температура плавления От 225 до 230 ° C (от 437 до 446 ° F, от 498 до 503 K)
Точка кипенияРазлагается
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Полигликолид или поли (гликолевая кислота) ( PGA ), также пишется , как полигликолевая кислота , представляет собой биоразлагаемый , термопластичный полимер , и самое простой линейный, алифатический полиэфир . Его можно получить, исходя из гликолевой кислоты, путем поликонденсации или полимеризации с раскрытием цикла . PGA известен с 1954 года как прочный волокнообразующий полимер. Однако из-за его гидролитической нестабильности его использование первоначально было ограничено. [1] В настоящее время полигликолид и его сополимеры (поли (lactic- со -glycolic кислоты) с молочной кислотой , поите (glycolide- со капролактоном) с й-капролактоном и поли (glycolide- со -trimethylene карбоната) с триметиленкарбонатом ) широко используется в качестве материала для синтеза рассасывающихся швы и оцениваются в биомедицинской области. [2]

Физические свойства [ править ]

Полигликолид имеет температуру стеклования от 35 до 40 ° C, а его температура плавления, как сообщается, находится в диапазоне 225-230 ° C. PGA также демонстрирует повышенную степень кристалличности , около 45–55%, что приводит к нерастворимости в воде . [2] растворимость этого полиэфира несколько необычно, в том , что его высокая молекулярная масса формы нерастворима почти во всех обычных органических растворителей ( ацетон , дихлорметан , хлороформ , этилацетат , тетрагидрофуран ), в то время как с низкой молекулярной массойолигомеры достаточно различаются по своим физическим свойствам, чтобы быть более растворимыми. Однако полигликолид растворим в высокофторированных растворителях, таких как гексафторизопропанол (HFIP) и сесквигидрат гексафторацетона , которые можно использовать для приготовления растворов высокомолекулярного полимера для формования из расплава и получения пленки. [3] Волокна из PGA обладают высокой прочностью и модулем (7 ГПа ) и особенно жесткими. [2]

Синтез [ править ]

Полигликолид можно получить с помощью нескольких различных процессов, начиная с разных материалов:

  1. поликонденсация гликолевой кислоты;
  2. полимеризация с раскрытием кольца гликолида;
  3. твердофазная поликонденсация галогеноацетатов

Поликонденсация гликолевой кислоты - самый простой доступный процесс получения PGA, но он не самый эффективный, поскольку дает продукт с низким молекулярным весом. Вкратце, процедура следующая: гликолевую кислоту нагревают при атмосферном давлении и поддерживают температуру около 175-185 ° C до тех пор, пока вода не перестанет перегоняться . Затем давление снижают до 150 мм рт. Ст., Сохраняя неизменной температуру в течение примерно двух часов, и получают полигликолид с низкой молекулярной массой. [4]

Наиболее распространенным синтезом, используемым для получения высокомолекулярной формы полимера, является полимеризация с раскрытием цикла «гликолида», циклического сложного диэфира гликолевой кислоты. Гликолид может быть получен нагреванием при пониженном давлении PGA с низким молекулярным весом, собирая сложный диэфир путем перегонки. Полимеризации с раскрытием кольца гликолида может быть катализируемой с использованием различных катализаторов , в том числе сурьмы соединений, таких как триоксид сурьмы или сурьмы тригалоидных, цинка соединений (лактат цинка) и олова соединений , таких как октоат (олова (II) , 2-этилгексаноат) или олова алкоголятов. Октоат олова - наиболее часто используемый инициатор, поскольку он одобренFDA в качестве пищевого стабилизатора. Также описано использование других катализаторов, среди которых изопропоксид алюминия , ацетилацетонат кальция и несколько алкоксидов лантаноидов (например, изопропоксид иттрия ). [4] [5] [6] Кратко описывается процедура полимеризации с раскрытием цикла: каталитическое количество инициатора добавляют к гликолиду в атмосфере азота при температуре 195 ° C. Реакции дают возможность протекать в течение примерно двух часов, затем температуру повышают до 230 ° C в течение примерно получаса. После затвердевания собирают полученный высокомолекулярный полимер. [4]

Полимеризация с раскрытием кольца гликолида в полигликолид

Другая процедура состоит в термически индуцированной твердофазной поликонденсации галогеноацетатов с общей формулой X-CH 2 COO - M + (где M - одновалентный металл, такой как натрий, а X - галоген, подобный хлору ), в результате чего получают полигликолид и мелкие кристаллы из в соли . Поликонденсацию проводят путем нагревания галогенацетата, такого как хлорацетат натрия , при температуре 160-180 ° C, непрерывно пропуская азот через реакционный сосуд. В процессе реакции вместе с хлоридом натрия образуется полигликолид.который осаждается внутри полимерной матрицы; соль может быть легко удалена промыванием продукта реакции водой. [7]

PGA также может быть получен реакцией монооксида углерода, формальдегида или одного из его родственных соединений, таких как параформальдегид или триоксан , в присутствии кислотного катализатора. В атмосфере монооксида углерода в автоклав загружают катализатор ( хлорсульфоновую кислоту ), дихлорметан и триоксан, затем в него загружают оксид углерода до тех пор, пока не будет достигнуто определенное давление; реакцию перемешивают и дают возможность протекать при температуре около 180 ° C в течение двух часов. По завершении непрореагировавший монооксид углерода выгружают и собирают смесь полигликолида с низкой и высокой молекулярной массой. [8]

Деградация [ править ]

Полигликолид характеризуется гидролитической нестабильностью из-за наличия сложноэфирной связи в его основной цепи. Процесс разложения является эрозионным и, по-видимому, происходит в два этапа, во время которых полимер снова превращается в его мономер гликолевую кислоту: сначала вода диффундирует в аморфные (некристаллические) области полимерной матрицы, разрывая сложноэфирные связи; второй этап начинается после того, как аморфные области были разрушены, оставляя кристаллическую часть полимера чувствительной к гидролитической атаке. При схлопывании кристаллических областей полимерная цепь растворяется.

При воздействии физиологических условий полигликолид разлагается в результате случайного гидролиза, и, по-видимому, он также разрушается некоторыми ферментами , особенно с эстеразной активностью. Продукт разложения, гликолевая кислота , нетоксичен, но, как и этиленгликоль , метаболизируется до щавелевой кислоты , что может сделать его опасным. Часть гликолевой кислоты также выводится с мочой . [9]

Исследования, проведенные с использованием швов из полигликолида, показали, что материал теряет половину своей прочности через две недели и 100% через четыре недели. Полимер полностью рассасывается организмом за время от четырех до шести месяцев. [2] Разложение происходит быстрее in vivo, чем in vitro , это явление, как полагают, связано с клеточной ферментативной активностью. [10]

Использует [ редактировать ]

Швы из полигликолевой кислоты. Эти швы адсорбируются и со временем разрушаются организмом.

Известный с 1954 года, PGA не нашел применения из-за своей чувствительности к гидролизу по сравнению с другими синтетическими полимерами. Однако в 1962 году этот полимер был использован для разработки первой синтетической рассасывающейся нити, которая продавалась под торговой маркой Dexon [1] дочерней компанией Davis & Geck американской Cyanamid Corporation. После покрытия поликапролактоном и стеаратом кальция он продается под торговой маркой Assucryl.

Шовный материал PGA классифицируется как синтетический рассасывающийся плетеный мультифиламент. Он покрыт N- лаурином и L- лизином , которые делают нить чрезвычайно гладкой, мягкой и безопасной для завязывания узлов . Он также покрыт стеаратом магния и, наконец, стерилизован газообразным оксидом этилена . Он естественным образом разлагается в организме путем гидролиза и абсорбируется в виде водорастворимых мономеров, завершается от 60 до 90 дней. Пожилые, анемичные и истощенные пациенты могут быстрее рассасывать шов. Его цвет либо фиолетовыйили неокрашенный, и он продается в размерах от USP 6-0 (1 метрическая) до USP 2 (5 метрическая). Он обладает такими преимуществами, как высокая начальная прочность на разрыв, плавное прохождение через ткань, простота обращения, отличная способность завязывания узлов и надежное завязывание узлов. Он обычно используется для подкожных швов, внутрикожного закрытия, операций на брюшной полости и грудной клетке.

Традиционная роль PGA как биоразлагаемого шовного материала привела к его оценке в других областях биомедицины. Имплантируемые медицинские устройства были произведены с PGA, включая кольца анастомоза , штифты, стержни, пластины и винты. [2] Он также был исследован для тканевой инженерии или контролируемой доставки лекарств. Каркасы тканевой инженерии, изготовленные из полигликолида, производятся с использованием различных подходов, но, как правило, большинство из них получают с помощью текстильных технологий в виде нетканого войлока .

Куреха Кемикал Индастриз освоен высокой молекулярной полигликолид веса для упаковки пищевых продуктов под торговой маркой Kuredux. [11] Производство находится в Белле, Западная Вирджиния, с проектной мощностью 4000 метрических тонн в год. [12] Его свойства в качестве барьерного материала обусловлены его высокой степенью кристаллизации, что является основой механизма извилистого пути для низкой проницаемости. Ожидается, что версия с высоким молекулярным весом будет использовать в качестве промежуточного слоя между слоями полиэтилентерефталата.для обеспечения улучшенной барьерной защиты для скоропортящихся продуктов, включая газированные напитки и продукты, теряющие свежесть при длительном контакте с воздухом. Более тонкие пластиковые бутылки, которые все еще сохраняют желаемые барьерные свойства, также могут быть получены с помощью этой технологии межслойного полигликолида. Версия с низкой молекулярной массой (примерно 600 а.е.м.) доступна от Chemours Company (ранее входившая в состав DuPont ) и, как предполагается, может быть полезна в нефтегазовой отрасли. [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Позолота, ДК; А. М. Рид (декабрь 1979 г.). «Биоразлагаемые полимеры для использования в хирургии - гомо- и сополимеры полигликолевой кислоты / поли (молочной кислоты): 1». Полимер . 20 (12): 1459–1464. DOI : 10.1016 / 0032-3861 (79) 90009-0 .
  2. ^ a b c d e Миддлтон, Дж .; А. Типтон (март 1998 г.). «Синтетические биоразлагаемые полимеры как медицинские изделия» . Журнал «Медицинские пластмассы и биоматериалы» . Архивировано из оригинала на 2007-03-12 . Проверено 4 июля 2006 .
  3. ^ Шмитт, Э .: "Полигликолевая кислота в растворах", патент США 3737440, 1973.
  4. ^ a b c Lowe, CE: "Получение высокомолекулярного полигидроксиуксусного эфира", патент США 2668162, 1954 г.
  5. ^ Беро, Мацей; Петр Добжинский; Януш Касперчик (18 июня 1999 г.). «Применение ацетилацетоната кальция для полимеризации гликолида и сополимеризации гликолида с ε-капролактоном и L-лактидом». Макромолекулы . ACS. 32 (14): 4735–4737. DOI : 10.1021 / ma981969z .
  6. ^ Stridsberg, Kajsa M .; Мария Райнер; Анн-Кристин Альбертссон (2002). Контролируемая полимеризация с раскрытием кольца: полимеры с заданной макромолекулярной архитектурой . Достижения в науке о полимерах. 157 . Springer . С. 41–65. DOI : 10.1007 / 3-540-45734-8_2 . ISBN 978-3-540-42249-5.
  7. ^ Эппл, Матиас; Эппл, Маттиас (1999). «Подробная характеристика полигликолида, полученного реакцией поликонденсации в твердом состоянии». Макромолекулярная химия и физика . Вайли. 200 (10): 2221–2229. DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-3935 (19991001) 200: 10 <2221 :: AID-MACP2221> 3.0.CO; 2-Q .
  8. ^ Masuda et al .: "Биоразлагаемая пластиковая композиция", патент США 5 227 415, 1993.
  9. ^ Gunatillake, Pathiraja A .; Раджу Адхикари (2003). «Биоразлагаемые синтетические полимеры для тканевой инженерии» (PDF) . Европейские клетки и материалы . 5 : 1–16. DOI : 10.22203 / eCM.v005a01 . PMID 14562275 . Проверено 8 февраля 2015 .  
  10. ^ Тибериу Niţă (март 2011). «Концепции биологического анализа рассасывающихся материалов в челюстно-лицевой хирургии» . Преподобный чир. oro-maxilo-fac. имплантол. (на румынском языке). 2 (1): 33–38. ISSN 2069-3850 . 23 . Проверено 6 июня 2012 . [ постоянная мертвая ссылка ] (на веб-странице есть кнопка перевода)
  11. ^ http://www.kureha.com/product-groups/pga.htm
  12. ^ http://www.chemicals-technology.com/projects/kurehacorporationpol/
  13. ^ http://www2.dupont.com/Oil_and_Gas/en_CA/assets/downloads/DuPont_Polyglycolic_Acid_Sheet.pdf