Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Поликапролактон (PCL) – синтетикалық, жартылай кристаллды, биологиялық ыдырайтын полиэстер, балқу температурасы шамамен 60 °C және шыны тәрізді күйге өту температурасы шамамен -60 °C. Поликапролактон ең көп қолданылатыны – арнайы полиуретандар өндірісі. Поликапролактондар полиуретанға суға, майға, еріткіштерге және хлорға жақсы төзімділік қасиеттерін береді. Бұл полимер жиі түрлі шайырларға олардың өңделу қасиеттерін және қолданылу сипаттамаларын (мысалы, соққыға төзімділік) жақсарту үшін қоспа ретінде қолданылады. Басқа материалдармен үйлесімді болғандықтан, PCL шығынды азайту және биологиялық ыдырауды арттыру үшін крахмалмен араластырылуы мүмкін, немесе поливинилхлоридке (ПВХ) полимерлік пластификатор ретінде қосылуы мүмкін. Поликапролактон сонымен қатар шиналауға, модельдеуге, сондай-ақ қорытылған жіп технологиясын қолданатын 3D принтерлер сияқты прототиптеу жүйелері үшін шикізат ретінде де қолданылады.
Polycaprolactone (PCL) is a synthetic, semi crystalline, biodegradable polyester with a melting point of about 60 °C and a glass transition temperature of about −60 °C. The most common use of polycaprolactone is in the production of speciality polyurethanes. Polycaprolactones impart good resistance to water, oil, solvent and chlorine to the polyurethane produced. This polymer is often used as an additive for resins to improve their processing characteristics and their end use properties (e. g., impact resistance). Being compatible with a range of other materials, PCL can be mixed with starch to lower its cost and increase biodegradability or it can be added as a polymeric plasticizer to polyvinyl chloride (PVC). Polycaprolactone is also used for splinting, modeling, and as a feedstock for prototyping systems such as fused filament fabrication 3D printers.
Синтез
PCL ε-капролактонның сақинасын ашу полимерленуі арқылы, мысалы, қалайы октоаты сияқты катализатор қолданып дайындалады. Капролактонның сақинасын ашу полимерленуі үшін катализаторлардың кең спектрі қолданылуы мүмкін.
PCL is prepared by ring opening polymerization of ε caprolactone using a catalyst such as stannous octoate. A wide range of catalysts can be used for the ring opening polymerization of caprolactone.
Биомедициналық қолдану
ПКЛ физиологиялық жағдайларда (мысалы, адам денесінде) эфирлік байланыстарының гидролизі арқылы ыдырайды, сондықтан имплантацияланатын биоматериал ретінде қолдануға көп көңіл бөлінді. Оның ыдырауы полилактидке қарағанда баяу болғандықтан, ұзақ мерзімді имплантацияланатын құрылғыларды дайындау үшін ерекше қызығушылық тудырады. ПКЛ ұзақ мерзімді имплантаттарда және дәрі-дәрмектерді бақыланатын түрде шығаруда кеңінен қолданылады. Дегенмен, тіндік инженерияда ПКЛ кейбір кемшіліктерге ие, мысалы, ыдыраудың баяу жылдамдығы, нашар механикалық қасиеттері және жасушалардың нашар жабысуы. Кальций фосфаты негізіндегі керамика мен биоактивті шыныны ПКЛ-ге қосу арқылы механикалық қасиеттері айтарлықтай жақсарған, ыдырау жылдамдығы бақыланатын және сүйек тінін инженериялауға қолайлы, жоғары биоактивті гибридтік биоматериалдар класы алынды. ПКЛ Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) тарапынан адам ағзасында қолданылатын нақты жағдайларда (мысалы, дәрі-дәрмек жеткізу құрылғысы, тігіс немесе жабысуға кедерілдірек ететін материал) бекітілген. ПКЛ адам эстетикасының қарқынды дамып келе жатқан саласында коллагенді стимуляциялайтын кластың (Ellansé) кішкентай микросфералық дермалық толтырғышының енгізілуімен байланысты қолданылады. Коллаген өндірісін ынталандыру арқылы ПКЛ негізіндегі өнімдер көлемнің жоғалуы және контурдың әлсіреуі сияқты бет қарттығының белгілерін түзетуге көмектеседі, дереу және ұзаққа созылатын табиғи әсер береді. Ол тіндік инженерия және GBR мембранасы арқылы тіндерді жаңарту үшін мұқтаж болатын тіреу құрылымы ретінде зерттелуде. Ол полимерзомалардың қабықшалық мембранасын құру үшін қолданылатын амфифильді синтетикалық блок-сополимерлердің гидрофобтық бөлігі ретінде де пайдаланылады. Әртүрлі дәрілер бақыланатын шығарылым және мақсатты дәрілік заттарды жеткізу үшін ПКЛ шараптарына енгізілген. Тіс медицинасында (Resilon деп аталатын композит ретінде) ол "түндегі қорғау құралдарының" (тіс қаптары) құрамына кіреді және тамыр каналдарын толтыру үшін қолданылады. Ол гуттаперча сияқты жұмыс істейді, ұқсас қасиеттерге ие, ал қайта өңдеу үшін оны жылумен жұмсартуға немесе хлороформ сияқты еріткіштермен ерітуге болады. Гуттаперча сияқты, барлық ISO өлшемдеріндегі бас конустар мен әртүрлі өлшемдердегі қосымша конустар бар. Поликапролактон негізіндегі тамыр каналдарын толтыру материалы (Resilon және Real Seal) мен гуттаперча арасындағы басты айырмашылық – ПКЛ негізіндегі материал биодеградацияланады, ал гуттаперча – жоқ. Резилон немесе Реал Сил сияқты биодеградацияланатын тамыр каналдарын толтыру материалының қажеттігі туралы стоматологтар арасында әлі де келіспеушіліктер бар.
PCL is degraded by hydrolysis of its ester linkages in physiological conditions (such as in the human body) and has therefore received a great deal of attention for use as an implantable biomaterial. In particular it is especially interesting for the preparation of long term implantable devices, owing to its degradation which is even slower than that of polylactide. PCL has been widely used in long term implants and controlled drug release applications. However, when it comes to tissue engineering, PCL suffers from some shortcomings such as slow degradation rate, poor mechanical properties, and low cell adhesion. The incorporation of calcium phosphate based ceramics and bioactive glasses into PCL has yielded a class of hybrid biomaterials with remarkably improved mechanical properties, controllable degradation rates, and enhanced bioactivity that are suitable for bone tissue engineering. PCL has been approved by the Food and Drug Administration (FDA) in specific applications used in the human body as (for example) a drug delivery device, suture, or adhesion barrier. PCL is used in the rapidly growing field of human esthetics following the recent introduction of a PCL based microsphere dermal filler belonging to the collagen stimulator class (Ellansé). Through the stimulation of collagen production, PCL based products are able to correct facial ageing signs such as volume loss and contour laxity, providing an immediate and long lasting natural effect. It is being investigated as a scaffold for tissue repair by tissue engineering, GBR membrane. It has been used as the hydrophobic block of amphiphilic synthetic block copolymers used to form the vesicle membrane of polymersomes. A variety of drugs have been encapsulated within PCL beads for controlled release and targeted drug delivery. In dentistry (as the composite named Resilon), it is used as a component of "night guards" (dental splints) and in root canal filling. It performs like gutta percha, has similar handling properties, and for re treatment purposes may be softened with heat, or dissolved with solvents like chloroform. Similar to gutta percha, there are master cones in all ISO sizes and accessory cones in different sizes and taper available. The major difference between the polycaprolactone based root canal filling material (Resilon and Real Seal) and gutta percha is that the PCL based material is biodegradable, whereas gutta percha is not. There is a lack of consensus in the expert dental community as to whether a biodegradable root canal filling material, such as Resilon or Real Seal is desirable.
Әуесқойлық және прототип жасау
PCL хобби нарығында да көптеген қолданысқа ие, онда ол Re Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude, TechTack немесе Friendly Plastic деп белгілі. Оның физикалық қасиеттері өте берік, нейлонға ұқсас пластик сияқты, ол 60°C температурада ғана жұмсарып, ыстық суға батыру арқылы оңай қол жеткізіледі. PCL-дың жылу сыйымдылығы және өткізгіштігі осы температурада қолмен жұмыс істеуге қиындық тудырмайтын деңгейде төмен. Бұл оны кішкентай масштабта модельдеуге, бөлшектер жасауға, пластик заттарды жөндеуге және жылуға төзімділік қажет емес жағдайда прототиптерді жылдам жасауға өте қолайлы етеді. Жұмсақ PCL жоғары температурада көптеген басқа пластиктерге жақсы жабысады, бірақ бетін салқындатса, жабысқақтығын азайтуға болады, сонымен қатар массаның иілгіштігін сақтап тұруға болады.
PCL also has many applications in the hobbyist market where it is known as Re Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude, TechTack, or Friendly Plastic. It has physical properties of a very tough, nylon like plastic that softens to a putty like consistency at only 60 °C, easily achieved by immersing in hot water. PCL's specific heat and conductivity are low enough that it is not hard to handle by hand at this temperature. This makes it ideal for small scale modeling, part fabrication, repair of plastic objects, and rapid prototyping where heat resistance is not needed. Though softened PCL readily sticks to many other plastics when at higher temperature, if the surface is cooled, the stickiness can be minimized while still leaving the mass pliable.
Биологиялық ыдырау
Бациллота және псевдомонадота ПХЛ-ды ыдырата алады. Penicillium sp. 261 штаммы жоғары тығыздықты ПХЛ-ды ыдыратады, бірақ термотөзімді Aspergillus sp. ST01 штаммы сияқты жылдам емес. Clostridium түрлері анаэробты жағдайда ПХЛ-ды ыдырата алады.
Bacillota and Pseudomonadota can degrade PCL. Penicillium sp. strain 26 1 can degrade high density PCL; though not as quickly as thermotolerant Aspergillus sp. strain ST 01. Species of Clostridium can degrade PCL under anaerobic conditions.