Введение

Поликапролактон (PCL) — это синтетический, полукристаллический, биоразлагаемый полиэстер с температурой плавления около 60 °C и температурой стеклования около −60 °C. Наиболее распространенное применение поликапролактона — производство специальных полиуретанов. Поликапролактон придает полиуретану хорошую устойчивость к воде, маслам, растворителям и хлору. Этот полимер часто используется в качестве добавки к смолам для улучшения их технологических свойств и свойств готовых изделий (например, ударопрочности). Благодаря совместимости с широким спектром других материалов, PCL можно смешивать с крахмалом для снижения стоимости и повышения биоразлагаемости, или добавлять в качестве полимерного пластификатора к поливинилхлориду (ПВХ). Поликапролактон также используется для изготовления шин, моделирования и в качестве исходного материала для систем быстрого прототипирования, таких как 3D-принтеры, работающие по технологии FDM (моделирование методом наплавления).

Синтез

PCL получают путем полимеризации раскрытием цикла ε-капролактона с использованием катализатора, например, октиноата олова. Для полимеризации раскрытием цикла капролактона может быть использован широкий спектр катализаторов.

Биомедицинские применения

PCL разлагается в физиологических условиях (например, в организме человека) посредством гидролиза эфирных связей и поэтому привлек значительное внимание как имплантируемый биоматериал. В частности, он представляет особый интерес для создания долгосрочных имплантируемых устройств благодаря скорости деградации, которая даже ниже, чем у полилактида. PCL широко используется в долгосрочных имплантатах и системах контролируемого высвобождения лекарственных средств. Однако применительно к тканевой инженерии PCL имеет ряд недостатков, таких как медленная скорость деградации, неоптимальные механические свойства и низкая адгезия клеток. Включение керамики на основе фосфата кальция и биоактивных стекол в PCL позволило создать класс гибридных биоматериалов с заметно улучшенными механическими свойствами, контролируемой скоростью деградации и повышенной биоактивностью, подходящих для регенерации костной ткани. PCL одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для конкретных применений в организме человека, например, в качестве системы доставки лекарств, хирургического шва или барьера для предотвращения адгезии. PCL используется в быстро развивающейся области эстетической медицины после недавнего появления дермального филлера на основе PCL в виде микросфер, относящегося к классу стимуляторов коллагена (Ellansé). Стимулируя выработку коллагена, продукты на основе PCL способны корректировать признаки старения лица, такие как потеря объема и снижение упругости контуров, обеспечивая немедленный и продолжительный естественный эффект. Он исследуется в качестве каркаса для восстановления тканей в тканевой инженерии, а также в качестве мембраны для направленной костной регенерации (GBR). Он использовался в качестве гидрофобного блока амфифильных синтетических блок-сополимеров для формирования мембран везикул полимерсом. Различные лекарственные препараты были инкапсулированы в микрочастицы PCL для контролируемого высвобождения и целевой доставки лекарств. В стоматологии (в виде композита Resilon) он используется в качестве компонента ночных капп (зубных шин) и для пломбирования корневых каналов. Он функционирует аналогично гуттаперче, обладает схожими свойствами обработки и для повторного лечения может быть размягчен теплом или растворен в растворителях, таких как хлороформ. Как и в случае с гуттаперчей, доступны мастер-конусы всех размеров ISO и дополнительные конусы различных размеров и конусности. Основное отличие между материалом для пломбирования корневых каналов на основе поликапролактона (Resilon и Real Seal) и гуттаперчей заключается в том, что материал на основе PCL биоразлагаем, в то время как гуттаперча – нет. В экспертном стоматологическом сообществе нет единого мнения относительно целесообразности использования биоразлагаемого материала для пломбирования корневых каналов, такого как Resilon или Real Seal.

Любитель и создание прототипов

PCL также широко используется в сфере хобби, где известен под названиями Re Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude, TechTack или Friendly Plastic. Он обладает физическими свойствами очень прочного пластика, напоминающего нейлон, который размягчается до консистенции пластилина при всего лишь 60 °C, что легко достигается погружением в горячую воду. Низкая удельная теплоемкость и теплопроводность PCL позволяют безопасно работать с ним руками при этой температуре. Это делает его идеальным для мелкомасштабного моделирования, изготовления деталей, ремонта пластиковых изделий и быстрого прототипирования, где не требуется термостойкость. Хотя размягченный PCL легко прилипает ко многим другим пластикам при более высокой температуре, охлаждение поверхности позволяет уменьшить липкость, сохраняя при этом пластичность материала.

Биоразложение

Bacillota и Pseudomonadota способны разлагать PCL. Penicillium sp. штамм 26 1 способен разлагать PCL высокой плотности, хотя и не так быстро, как термотолерантный Aspergillus sp. штамм ST 01. Виды Clostridium способны разлагать PCL в анаэробных условиях.