El poli(carbonato de trimetileno) (PTMC) es un policarbonato alifático sintetizado a partir del carbonato cíclico de 6 miembros, carbonato de trimetileno (carbonato de 1,3-propileno o 1,3-dioxan-2-ona). El carbonato de trimetileno (TMC) es un sólido cristalino incoloro con un punto de fusión que oscila entre 45 °C y 48 °C y un punto de ebullición de 255 °C (a 760 mmHg). El TMC se sintetiza originalmente a partir de 1,3-propanodiol con fosgeno o monóxido de carbono, que son gases altamente venenosos. [ cita necesaria ] Otra ruta es la transesterificación de 1,3-propanodiol y carbonatos de dialquilo . Esta ruta se considera más "verde" que la otra, ya que los precursores se pueden obtener a partir de recursos renovables y dióxido de carbono. [1]
A diferencia del carbonato cíclico de cinco miembros, los de seis miembros, como el carbonato de trimetileno, son termodinámicamente menos estables que su polímero y sufren una polimerización con apertura de anillo con retención de CO en la estructura del polímero y generación de un policarbonato alifático. [1]
La polimerización con apertura de anillo (ROP) es el método más común utilizado para sintetizar poli(carbonato de trimetileno) y sus copolímeros, ya que esta ruta sintética puede permitir condiciones de reacción suaves. [ cita necesaria ]
Se han utilizado varios catalizadores/iniciadores ROP para sintetizar el polímero, entre ellos la polimerización catalizada por metales utilizando óxidos, sales y complejos de Al, K, Ti, Zn, Zr, Sn y metales de tierras raras ; polimerización catalizada por enzimas ; y polimerización iniciada por alcohol. [2] [3]
El PTMC es un polímero predominantemente amorfo en estado relajado, pero puede presentar cierta cristalinidad, particularmente cuando las cadenas están estiradas. [4]
El polímero presenta una temperatura de transición vítrea ( ) entre -15 y -30 °C y una temperatura de fusión ( ) que oscila entre 38 y 41 °C. [5]
El PTMC de bajo peso molecular es un polímero gomoso con mala estabilidad dimensional, pegajosidad y propiedades mecánicas inadecuadas. Sin embargo, el PTMC amorfo de alto peso molecular (más de 100.000) es muy flexible, con un módulo elástico relativamente bajo (5-7 MPa) a temperatura ambiente, resistente y presenta excelentes propiedades mecánicas finales. Las propiedades mecánicas del caucho también se pueden mejorar mediante reticulación mediante irradiación gamma. [4] [6]
El PTMC tiene resistencia a la hidrólisis no enzimática, en comparación con la mayoría de los poliésteres alifáticos , pero es biodegradable in vivo mediante enzimas. Es un material reabsorbible ya que los enlaces éster pueden romperse enzimáticamente produciendo CO y agua. Así, in vivo , se degrada por erosión superficial y sus productos de descomposición no contienen ácidos orgánicos, previniendo posibles respuestas inflamatorias. [7]
Debido a la naturaleza predominantemente amorfa, el PTMC es un polímero flexible con comportamiento gomoso. Además, la biodegradabilidad y biocompatibilidad del PTMC hacen que tenga una alta aplicabilidad en aplicaciones biomédicas como andamios para la regeneración de tejidos y dispositivos de administración de fármacos.
El PTMC se ha utilizado como armazón para la ingeniería de tejidos, particularmente para algunos tipos de tejidos blandos en los que el mantenimiento de las propiedades mecánicas es importante para la reconstrucción del tejido. Las membranas basadas en PTMC también se han evaluado como barrera para su uso en la regeneración guiada por tejidos duros como el hueso. El rendimiento de estas membranas es comparable al de las membranas comerciales de colágeno y e-PTFE, lo que demuestra su idoneidad para su uso en la regeneración ósea guiada . [4] [6]
Debido a su naturaleza gomosa e hidrofóbica, se han sintetizado copolímeros a base de PTMC producidos a partir de ROP de TMC con comonómeros a base de lactona para modificar estas características, amplificando las aplicaciones. Así, se ha propuesto el uso como dispositivos médicos reabsorbibles en los que se desea controlar la rigidez y el tiempo de biodegradación. Los principales ejemplos de estos copolímeros son poli(carbonato de L-lactida-co-trimetileno), [8] poli(carbonato de glicólido -co -trimetileno) [9] y poli(carbonato de caprolactona- co -trimetileno). [10]
Se ha propuesto el poli(carbonato de L-lactida-co-trimetileno) para su aplicación como injertos vasculares de pequeño diámetro. [8] El poli(glicolido- co -carbonato de trimetileno) es un monofilamento comercial utilizado para sutura con una tasa de biodegradación lenta que permite el mantenimiento de una alta resistencia mecánica compatible con la recuperación quirúrgica. [9] El poli(carbonato de caprolactona- co -trimetileno) se ha propuesto como biomaterial para conductos en la regeneración del sistema nervioso central. [10]
