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.

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.

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.

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.

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.