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Policaprolactona

Perlas de PCL, tal como se venden para uso industrial o aficionado.

La policaprolactona ( PCL ) es un poliéster sintético, semicristalino y biodegradable con un punto de fusión de aproximadamente 60 °C y una temperatura de transición vítrea de aproximadamente -60 °C. [2] [3] El uso más común de la policaprolactona es en la producción de poliuretanos especiales . Las policaprolactonas imparten buena resistencia al agua, aceite, solvente y cloro al poliuretano producido.

Este polímero se utiliza a menudo como aditivo para resinas a fin de mejorar sus características de procesamiento y sus propiedades de uso final (por ejemplo, resistencia al impacto ). Al ser compatible con una variedad de otros materiales, el PCL se puede mezclar con almidón para reducir su costo y aumentar la biodegradabilidad o se puede agregar como plastificante polimérico al cloruro de polivinilo (PVC).

La policaprolactona también se utiliza para entablillar, modelar y como materia prima para sistemas de creación de prototipos, como impresoras 3D de fabricación de filamentos fusionados .

Síntesis

La PCL se prepara mediante polimerización por apertura de anillo de ε-caprolactona utilizando un catalizador como el octoato estannoso . Se puede utilizar una amplia gama de catalizadores para la polimerización por apertura de anillo de la caprolactona. [4]

Aplicaciones biomédicas

El PCL se degrada por hidrólisis de sus enlaces éster en condiciones fisiológicas (como en el cuerpo humano) y, por lo tanto, ha recibido mucha atención para su uso como biomaterial implantable . En particular, es especialmente interesante para la preparación de dispositivos implantables a largo plazo, debido a que su degradación es incluso más lenta que la del polilactido .

El PCL se ha utilizado ampliamente en implantes a largo plazo y aplicaciones de liberación controlada de fármacos. Sin embargo, cuando se trata de ingeniería de tejidos, el PCL sufre algunas deficiencias, como una tasa de degradación lenta, malas propiedades mecánicas y baja adhesión celular. La incorporación de cerámicas a base de fosfato de calcio y vidrios bioactivos al PCL ha producido una clase de biomateriales híbridos con propiedades mecánicas notablemente mejoradas, tasas de degradación controlables y una bioactividad mejorada que son adecuados para la ingeniería de tejidos óseos. [5]

La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha aprobado el PCL en aplicaciones específicas utilizadas en el cuerpo humano como (por ejemplo) un dispositivo de administración de medicamentos , sutura o barrera de adhesión . [6] El PCL se utiliza en el campo de rápido crecimiento de la estética humana tras la reciente introducción de un relleno dérmico de microesferas basado en PCL que pertenece a la clase de estimuladores de colágeno (Ellansé). [7]

A través de la estimulación de la producción de colágeno, los productos basados ​​en PCL pueden corregir los signos del envejecimiento facial, como la pérdida de volumen y la flacidez del contorno, proporcionando un efecto natural inmediato y duradero. [7] [8] Se está investigando como un andamio para la reparación de tejidos mediante ingeniería de tejidos , membrana GBR . Se ha utilizado como bloque hidrofóbico de copolímeros de bloque sintéticos anfifílicos utilizados para formar la membrana vesicular de los polimerosomas .

Se han encapsulado diversos fármacos dentro de perlas de PCL para una liberación controlada y una administración dirigida de fármacos . [9]

En odontología (como el compuesto llamado Resilon), se utiliza como un componente de "protectores nocturnos" (férulas dentales) y en el relleno del conducto radicular . Funciona como la gutapercha , tiene propiedades de manipulación similares y para fines de retratamiento se puede ablandar con calor o disolver con solventes como el cloroformo. Al igual que la gutapercha, existen conos maestros en todos los tamaños ISO y conos accesorios en diferentes tamaños y conicidades disponibles. La principal diferencia entre el material de relleno del conducto radicular a base de policaprolactona (Resilon y Real Seal) y la gutapercha es que el material a base de PCL es biodegradable, [10] mientras que la gutapercha no lo es. Existe una falta de consenso en la comunidad dental experta en cuanto a si es deseable un material de relleno del conducto radicular biodegradable, como Resilon o Real Seal.

Aficionado y prototipador

Soporte de luz para bicicleta hecho en casa, fabricado con PCL

El PCL también tiene muchas aplicaciones en el mercado de aficionados, donde se lo conoce como Re-Form, Polydoh, Plastimake, NiftyFix, Protoplastic, InstaMorph, Polymorph, Shapelock, ReMoldables, Plastdude, TechTack o Friendly Plastic. Tiene propiedades físicas de un plástico muy resistente, similar al nailon, que se ablanda hasta alcanzar una consistencia similar a la de la masilla a solo 60 °C, lo que se logra fácilmente sumergiéndolo en agua caliente. [11] El calor específico y la conductividad del PCL son lo suficientemente bajos como para que no sea difícil manipularlo con la mano a esta temperatura. Esto lo hace ideal para el modelado a pequeña escala, la fabricación de piezas, la reparación de objetos de plástico y la creación rápida de prototipos donde no se necesita resistencia al calor. Aunque el PCL ablandado se adhiere fácilmente a muchos otros plásticos cuando está a una temperatura más alta, si se enfría la superficie, se puede minimizar la adherencia dejando la masa flexible.

Biodegradación

Bacillota y Pseudomonadota pueden degradar PCL. [12] La cepa 26-1 de Penicillium sp. puede degradar PCL de alta densidad; aunque no tan rápidamente como la cepa ST-01 de Aspergillus sp. termotolerante. Las especies de Clostridium pueden degradar PCL en condiciones anaeróbicas .

Véase también

Referencias

  1. ^ Sharma, Adit; Kopylov, Alexey; Zadorozhnyy, Mikhail; Stepashkin, Andrei; Kudelkina, Vera; Wang, Jun-Qiang; Ketov, Sergey; Churyukanova, Margarita; Louzguine-Luzgin, Dmitri; Sarac, Barán; Eckert, Jürgen; Kaloshkin, Sergey; Zadorozhny, Vladislav; Kato, Hidemi (2020). "Compuestos de polímero de vidrio metálico a base de magnesio: investigación de estructura, propiedades térmicas y biocompatibilidad". Metales . 10 (7): 867. doi : 10.3390/met10070867 .
  2. ^ Kumbar, Sangamesh; Laurencin, Cato T.; Deng, Meng (2014). Polímeros biomédicos naturales y sintéticos (1.ª ed.). Burlington, MA: Elsevier. ISBN 978-0-12-396983-5.
  3. ^ Narayan, Roger J. (2019), "Prefacio", Enciclopedia de ingeniería biomédica , Elsevier, págs. xxxv–xxxvi, doi :10.1016/b978-0-12-804829-0.05001-x, ISBN 978-0-12-805144-3, consultado el 1 de noviembre de 2023
  4. ^ Labet M, Thielemans W (diciembre de 2009). "Síntesis de policaprolactona: una revisión". Chemical Society Reviews . 38 (12): 3484–504. doi :10.1039/B820162P. PMID  20449064.
  5. ^ Hajiali F, Tajbakhsh S, Shojaei A (28 de junio de 2017). "Fabricación y propiedades de compuestos de policaprolactona que contienen cerámicas basadas en fosfato de calcio y vidrios bioactivos en ingeniería de tejidos óseos: una revisión". Polymer Reviews . 58 (1): 164–207. doi :10.1080/15583724.2017.1332640. S2CID  103102150.
  6. ^ Li, L.; LaBarbera, DV (1 de enero de 2017), Chackalamannil, Samuel; Rotella, David; Ward, Simon E. (eds.), "2.16 - Cribado tridimensional de alto contenido de organoides para el descubrimiento de fármacos", Comprehensive Medicinal Chemistry III , Oxford: Elsevier, págs. 388–415, doi :10.1016/b978-0-12-409547-2.12329-7, ISBN 978-0-12-803201-5, consultado el 14 de julio de 2020
  7. ^ ab Moers-Carpi MM, Sherwood S (marzo de 2013). "Policaprolactona para la corrección de los pliegues nasolabiales: un ensayo clínico controlado, aleatorizado, prospectivo de 24 meses". Dermatologic Surgery . 39 (3 Pt 1): 457–63. doi :10.1111/dsu.12054. PMC 3615178 . PMID  23350617. 
  8. ^ Kim JA, Van Abel D (abril de 2015). "Neocolagénesis en tejido humano inyectado con un relleno dérmico a base de policaprolactona". Revista de cosmética y terapia láser . 17 (2): 99–101. doi :10.3109/14764172.2014.968586. PMID  25260139. S2CID  5799117.
  9. ^ Bhavsar MD, Amiji MM (2008). "Desarrollo de una nueva formulación de nanopartículas poliméricas biodegradables en microesferas para la administración local de ADN plasmídico en el tracto gastrointestinal". AAPS PharmSciTech . 9 (1): 288–94. doi :10.1208/s12249-007-9021-9. PMC 2976886 . PMID  18446494. 
  10. ^ Hiraishi N, Yau JY, Loushine RJ, Armstrong SR, Weller RN, King NM, Pashley DH, Tay FR (agosto de 2007). "Susceptibilidad de un material de relleno de conductos radiculares a base de policaprolactona a la degradación. III. Evaluación turbidimétrica de la hidrólisis enzimática". Journal of Endodontics . 33 (8): 952–6. doi :10.1016/j.joen.2007.05.004. PMID  17878081.
  11. ^ Supercilii C. "Guía de materiales para bricolaje: plástico polimórfico (un plástico térmico con un punto de fusión bajo)". Instructables . Autodesk . Consultado el 20 de agosto de 2015 .
  12. ^ Tokiwa Y, Calabia BP, Ugwu CU, Aiba S (agosto de 2009). "Biodegradabilidad de los plásticos". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 10 (9): 3722–42. doi : 10.3390/ijms10093722 . PMC 2769161 . PMID  19865515. 

Lectura adicional