Nueva aplicación del ácido poli-L-láctico CAS#26811-96-1 como material con memoria de forma
Técnica de fondo
Los biopolímeros son importantes materiales poliméricos médicos que se caracterizan por su excelente biodegradabilidad y bioabsorbibilidad, por lo que se han aplicado ampliamente en dispositivos de fijación externa, andamiajes de ingeniería de tejidos, suturas quirúrgicas, sistemas de administración controlada de fármacos y otros campos médicos. El ácido poliláctico se sintetiza generalmente mediante la polimerización por apertura de anillo de lactida. Según las configuraciones ópticas durante la polimerización por apertura de anillo, la lactida se clasifica en D-láctida, L-láctida y DL-láctida. Por consiguiente, sus productos de polimerización incluyen ácido poli-D-láctico, ácido poli-L-láctico y ácido poli-DL-láctico. La literatura muestra que cuando la D-láctida y la L-láctida se someten a polimerización por apertura de anillo en una proporción molar de 1:1, se pueden obtener emulsiones de ácido poli-D,L-láctico. También se ha documentado que el ácido poli-DL-láctico producido a partir de DL-láctida presenta memoria de forma. Sin embargo, las publicaciones actuales no informan sobre las propiedades de memoria de forma del ácido poli-L-láctico (PLA).
Resumen de la invención
La presente invención identifica las características de memoria de forma del ácido poli-L-láctico, proponiendo así su nueva aplicación como material con memoria de forma. Bajo una temperatura de procesamiento de ℃ y una presión de polimerización de -10 MPa, el ácido poli-L-láctico puede formarse en dos formas iniciales con capacidad de memoria. El material resultante se utiliza en medicina experimental para demostrar las propiedades de los polímeros con memoria. Tras la deformación por debajo de 100 °C, y una vez recalentado a aproximadamente 100 °C, el ácido poli-L-láctico puede recuperar completamente su configuración original. Por lo tanto, el PLA presenta respuesta con memoria de forma por debajo de 100 °C.
Como material biodegradable con memoria de forma, el ácido poli-L-láctico ofrece importantes beneficios médicos. Dado que su forma conservada puede restaurarse in situ mediante activación térmica, permite un reposicionamiento o restablecimiento indoloro en situaciones clínicas. Además, el PLA se degrada en metabolitos no tóxicos dentro del cuerpo humano, lo que reduce el riesgo de residuos a largo plazo y minimiza la necesidad de procedimientos quirúrgicos secundarios. En comparación con las aleaciones tradicionales con memoria de forma, el PLA ofrece biocompatibilidad y rendimiento ajustables, lo que permite la personalización para diferentes necesidades clínicas.
Además, el ácido poli-L-láctico presenta una excelente resistencia mecánica y una degradación más lenta que el ácido poli-DL-láctico, lo que lo convierte en un material predilecto para aplicaciones de fijación. Esto amplía su uso en la fijación interna y otros campos médicos.
Durante el uso real, el proceso de modelado y recuperación se desarrolla de la siguiente manera:
Al calentarse a la temperatura de deformación (por debajo de su temperatura de transición vítrea), el polímero experimenta una transformación de fase, lo que permite su deformación bajo tensión externa, adquiriendo una configuración temporal secundaria. A alta temperatura continua, se enfría para vitrificarse, fijando la forma temporal. Al recalentarse a la temperatura de recuperación (por debajo de 100 °C), la estructura recupera la configuración inicial. Los modos de deformación incluyen expansión, estiramiento, compresión, flexión o combinaciones de estos.
El ácido poli-L-láctico se genera mediante polimerización por apertura de anillo o copolimerización con otros electrolitos de lactona. Los copolímeros formados pueden consistir en L-lactida con otras lactidas, lactonas naturales e impurezas de moléculas pequeñas. La velocidad de polimerización de la poli-DL-lactida es generalmente más rápida que la de la poli-L-lactida, y su comportamiento de polimerización es ajustable. La temperatura de transición vítrea de los segmentos poliglicólicos es de aproximadamente 45 °C, y la de los segmentos de lactona puede ser de hasta -60 °C. La copolimerización en amplios rangos permite ajustar simultáneamente la temperatura de recuperación de la forma, las propiedades mecánicas y el comportamiento dinámico. La mezcla de materiales optimiza aún más el rendimiento para aplicaciones biomédicas avanzadas.
Cuando se incorpora HA (hidroxiapatita), el principal componente mineral del hueso natural, al polímero de memoria de ácido poli-L-láctico, el compuesto exhibe una excelente bioactividad y osteoconductividad, formando una unión directa con el tejido óseo y demostrando un fuerte potencial para aplicaciones relacionadas con los huesos.
El PLA se produce a partir de fuentes biológicas renovables, se fermenta y refina para obtener monómeros de lactida y, posteriormente, se polimeriza a alta temperatura. Como polímero alifático biodegradable, el PLA puede descomponerse completamente en CO₂ y agua en aproximadamente un año bajo la acción microbiana, sin contaminación ambiental. Conserva propiedades mecánicas comparables a las de los plásticos sintéticos comunes, ofreciendo un buen rendimiento de procesamiento y baja contracción. Por lo tanto, el PLA se utiliza ampliamente en envases, accesorios portátiles, carcasas electrónicas, fibras, materiales de impresión 3D y otros campos.
