Nuova applicazione dell'acido poli-L-lattico CAS#26811-96-1 come materiale a memoria di forma
Tecnica di fondo
I biopolimeri sono importanti materiali polimerici medicali caratterizzati da eccellenti proprietà di biodegradabilità e bioassorbibilità, e pertanto sono stati ampiamente applicati in dispositivi di fissaggio esterno, scaffold per l'ingegneria tissutale, suture chirurgiche, sistemi di rilascio controllato di farmaci e altri campi medici. L'acido polilattico viene generalmente sintetizzato tramite la polimerizzazione ad apertura d'anello del lattide. In base alle configurazioni ottiche durante la polimerizzazione ad apertura d'anello, il lattide viene classificato in D-lattide, L-lattide e DL-lattide. Di conseguenza, i loro prodotti di polimerizzazione includono acido poli-D-lattico, acido poli-L-lattico e acido poli-DL-lattico. La letteratura scientifica mostra che quando D-lattide e L-lattide subiscono una polimerizzazione ad apertura d'anello in un rapporto molare 1:1, si possono ottenere emulsioni di acido poli-D,L-lattico. È inoltre documentato che l'acido poli-DL-lattico prodotto da DL-lattide presenta un comportamento a memoria di forma. Tuttavia, le pubblicazioni attuali non riportano proprietà di memoria di forma per l'acido poli-L-lattico (PLA).
Riepilogo dell'invenzione
La presente invenzione identifica le caratteristiche di memoria di forma nell'acido poli-L-lattico, proponendone così una nuova applicazione come materiale a memoria di forma. A una temperatura di lavorazione di ℃ e una pressione di polimerizzazione di -10 MPa, l'acido poli-L-lattico può essere formato in due forme iniziali con capacità di memoria. Il materiale risultante viene utilizzato in medicina sperimentale per dimostrare le proprietà polimeriche a memoria. Dopo una deformazione inferiore a 100 °C, e una volta riscaldato a circa 100 °C, l'acido poli-L-lattico può recuperare completamente la sua configurazione originale. Pertanto, il PLA mostra una risposta a memoria di forma inferiore a 100 °C.
Essendo un materiale biodegradabile a memoria di forma, l’acido poli-L-lattico offre notevoli vantaggi medici. Poiché la sua forma memorizzata può essere ripristinata in situ mediante attivazione termica, consente un ripristino o un riposizionamento indolore in scenari clinici. Inoltre, il PLA si degrada in metaboliti non tossici all’interno del corpo umano, riducendo i rischi derivanti dai residui a lungo termine e minimizzando la necessità di procedure chirurgiche secondarie. Rispetto alle tradizionali leghe a memoria di forma, il PLA offre biocompatibilità e prestazioni regolabili, consentendo la personalizzazione per le diverse esigenze cliniche.
Inoltre, l'acido poli-L-lattico dimostra un'eccellente resistenza meccanica e una degradazione più lenta rispetto all'acido poli-DL-lattico, rendendolo un materiale preferito per le applicazioni di fissaggio. Ciò ne amplia l'impiego nella fissazione interna e in altri campi medici.
Durante l'uso effettivo, il processo di modellatura e recupero avviene come segue:
Riscaldato alla temperatura di deformazione (al di sotto della sua temperatura di transizione vetrosa), il polimero subisce una trasformazione di fase, consentendo la deformazione sotto stress esterno in una configurazione temporanea secondaria. Mantenendo una temperatura elevata, viene raffreddato fino a vetrificare, bloccando la forma temporanea. Riscaldando nuovamente alla temperatura di recupero (inferiore a 100 °C), la struttura ritorna alla configurazione inizialmente memorizzata. Le modalità di deformazione includono espansione, stiramento, compressione, flessione o combinazioni di queste.
L'acido poli-L-lattico viene generato tramite polimerizzazione ad apertura d'anello o copolimerizzazione con altri elettroliti lattonici. I copolimeri formati possono essere costituiti da L-lattide con altri lattidi, lattoni naturali e impurità a piccole molecole. La velocità di polimerizzazione del poli-DL-lattide è generalmente più rapida di quella del poli-L-lattide e il comportamento della polimerizzazione è regolabile. La temperatura di transizione vetrosa dei segmenti poliglicolici è di circa 45 °C, mentre quella dei segmenti lattonici può arrivare fino a -60 °C. La copolimerizzazione entro ampi intervalli consente la regolazione simultanea della temperatura di recupero della forma, delle proprietà meccaniche e del comportamento dinamico. La miscelazione dei materiali ottimizza ulteriormente le prestazioni per applicazioni biomediche avanzate.
Quando l'HA (idrossiapatite), il principale componente minerale dell'osso naturale, viene incorporato nel polimero a memoria di forma dell'acido poli-L-lattico, il composito mostra un'eccellente bioattività e osteoconduttività, formando un legame diretto con il tessuto osseo e dimostrando un forte potenziale per applicazioni correlate alle ossa.
Il PLA viene prodotto da fonti biologiche rinnovabili, fermentato e raffinato in monomeri di lattide e successivamente polimerizzato ad alta temperatura. Essendo un polimero alifatico biodegradabile, il PLA può decomporsi completamente in CO₂ e acqua in circa un anno sotto l'azione microbica, senza contaminazione ambientale. Mantiene proprietà meccaniche paragonabili alle plastiche sintetiche comunemente utilizzate, offrendo buone prestazioni di lavorazione e un basso ritiro. Pertanto, il PLA trova ampia applicazione nel packaging, negli accessori indossabili, negli alloggiamenti elettronici, nelle fibre, nei materiali per la stampa 3D e in altri settori.
