پلی کاپرو لاکتون
ماجراجویی یک زنجیره در مسیر بلند علم و فناوری
در عصر حاضر گسترش تحقیق ها در حوزه مواد پلیمری نقش بسزایی در پیشرفت علوم و مهندسی در زمینه های گوناگون ایفا کرده است . خواص ویژه مواد پلیمری نظیر انعطاف پذیری و پایداری آن گام بلندی در راستای توسعه و تولید مواد پیشرفته با عملکرد های خاص به عمل آورده است .
پلیمر زیست تخریب پذیر : حفظ سلامت محیط زیست
با توجه به تقاضای صنایع به مصرف مواد پلیمری نگرانی مربوط به آلودگی های ناشی از پسماند های پلاستیکی افزایش یافت، از این رو کاربرد پلیمر های زیست تخریب پذیر راهکاری نوین برای حفظ سامت محیط زیست محسوب شد، پلیمر های زیست تخریب پذیر پلاستیک هایی هستند که تحت تاثیر عواملی مانند رطوبت،دما و آنزیم ها با گذشت زمان به کربن دی اکسید ، آب و بیومس تبدیل می شوند ، این تبدیل شدن مواد به مواد ساده تر باعث شده که از اهمیت ویژه ای برخوردار شوند.
انواع پلیمر های زیست تخریب پذیر :
- پلیمر های طبیعی
- نشاسته
- پروتئین
- سلولز
پلیمر های طبیعی از اوایل زندگی بشر وجود داشته و بسیار قابل استفاده بودند ، با گذر از تولید پلیمر های نفت پایه مانند پلی اتیلن که بشدت آلودگی محیط زیست را افزایش دادند ،اهمیت به آلودگی هوا بیشتر شد . با پیشرفت در حوزه شیمی ، دانشمندان توانستند پلیمر هایی بر پایه باکتری های تولید کنند .
- پلیمر های سنتزی
- پلی لاکتیک اسید (PLA)
- پلی کاپرولاکتون (PCL)
- پلی گلیکولیک اسید (PGA)
این پلیمر های سنتزی ساخته شده توسط انسان هستند ، در طبیعت به صورت طبیعی تجزیه می شوند و امکان آودگی محیز را به حداقل می رسانند در ادامه با یکی از پلیمر های سنتزی زیست تخریب پذیر آشنا می شویم :
معرفی پلی کاپرو لاکتون (PCL):
پلی کاپرو لاکتون یک پلی استر نیمه بلورین و زیست تخریب پذیر است که با روش پلیمریزاسیون تهیه می شود ، واحد تکرار شونده آن C6H10O2 و وزن مولکولی آن بسته به سنتز تعیین می شود ، دمای ذوب این پلیمر حدود 60 درجه سانتی گراد است . به دلیل انعطاف پذیری بالا قابلیت اختلاط با بسیاری از پلیمر های دیگر نظیر PEGو PLA را دارد .
تاریخچه پلی کاپرولاکتون :
از ابتدای قرن بیستم پژوهش شیمی دان ها مربوط به پلیمریزاسیون لاکتون ها (مولکول های حلقوی متصل به گروه استر) آغاز شد و تا دهه 1930 ادامه داشت تا در آن زمان پلی کاپرولاکتون کشف شد، این پلی استر تا مدت ها کاربرد تجاری نداشت و در شرکت های شیمیایی و پتروشیمیایی در حوزه مواد شیمیایی به کار گرفته می شد . با گذشت زمان و توجه به نیاز هایی از جمله تخریب پذیر بودن و انعطاف پذیری اهمیت به نقش پلی کاپرو لاکتون نیز افزایش یافت .
روش سنتز PCL :
- پلیمریزاسیون حلقه گشای : این پلیمریزاسیون از پر کاربرد ترین سنتز ها در این ماده است ، در مرحله اولیه مونومر این ماده
E - پلیمریزاسیون آزاد : در این روش به طور کلی سنتز نمی شود و ممکن است باعث ایجاد پلیمر های جدیدی شود که با استفاده از وینیل اکریلات انجام می گیرد .
- پلیمریزاسیون آنیونی : در این فرایند با استفاده از یک باز قوی یا کاتیون آنیونی مانند بوتیل لیتیم واکنش آغاز می شود ،باید توجه داشته باشید که واکنش در دمای پایین انجام شود تا بتوان وزن مولکولی را کنترل کرد .
مزایا :
- زیست سازگاری
- سهولت در فرایند پذیری
- انعطاف پذیری بالا
- کنترل سرعت فرایند تجزیه ، با استفاده از این ویژگی گامی بلند در مسیر پزشکی برداشته شده است .
این فرایند دو مرحله دارد :
- هیدرولیز: شکسته شدن پیوند های استری در زنجیره پلیمر توسط آب
- حمله آنزیمی: شکست پیوند مولکول ها و تبدیل آن ها به مونومر های سازنده آن
کاربرد های پلی کاپرو لاکتون :
- پزشکی : قابلیت سازگاری با انواع پوست ، اجازه رشد به سلول ها برای بازسازی و ایمپلنت داروئی
- صنعت پرینت های سه بعدی : به دلیل نقطه جوش پایین و انعطاف پذیری بالا این پلیمر قابل استفاده برای جوهر زیستی (BIOINK) چاپ سه بعدی قطعات است
- تحقیقاتی و پژوهشی : مدل سازی خواص مکانیکی در مطالعات
- بسته بندی : تهیه پلاستیک های زیست دوست
- چسب ها و پوشش ها : چسب های حرارتی قابل تجزیه
پژوهش های علمی :
- با PCL دانشمندان قادر به ترکیب داربست های ژلاتین کلاژن و هیدروکسی اپاتیت شدند ،از این رو بازسازی بافت های استخوانی از پیشرفت های چشمگیر این پلیمر بود .
- برای کاهش عوارض جانبی و افزایش تاثیر برخی قرص ها مانند قرص های سرطانی از نانو ذرات استفاده شد ، تجزیه آهسته پلی کاپرو لاکتون از عوامل تاثیر پذیر در انتخاب آن در این حوزه بود .
- یکی از تحقیقات ، مطالعه بر روی نانو است. دانشمندان با مطالعه بر روی نانو کامپوزیت های پلی کاپرولاکتون با استفاده از نانو ذرات نقره ،کربن ، نانوتیوب و نانو ذرات سرامیکی ، توانسته اند گام بلندی در بهبود خواص مکانیکی ، حرارتی و زیست سازگاری PCL بردارند .
پلی کاپرولاکتون به عنوان یک پلیمر زیست سازگار نقش شگفت انگیزی در زمینه های پزشکی ،داروسازی و مهندسی بافت ایجاد کرده است که این اهمیت به نقش آن ناشی از خواص مکانیکی قابل تنظیم و قابلیت فرایند پذیری بالا این پلیمر است و پتانسیل بالا این پلیمر باعث تحول در فناوری های مدرن شده است که این جایگاه در زمینه تحقیقات روز به روز در حال گسترش و پیشرفت این زنجیزه در سفر علم است .
نوشته شده توسط: رامیلا فراهانی