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PPDO | Poli (p-diossanone)

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Poli (p-diossanone) (PPDO)

È un noto poliestere alifatico che ha buone proprietà fisiche. Viene preparato mediante polimerizzazione per apertura dell'anello del p-diossanone. Il PPDO è semicristallino, con una bassa temperatura di transizione vetrosa nell'intervallo da -10°C a 0°C e una cristallinità di circa il 55%. Sono state studiate le proprietà di PPDO con diversi pesi molecolari. L'aumento del peso molecolare può migliorare la stabilità termica del PPDO. Secondo i risultati dei test reologici, il PPDO mostra un comportamento di assottigliamento al taglio. La resistenza alla trazione e il modulo aumentano con i pesi molecolari. Il PPDO ha una biodegradazione finale dovuta ai legami estere nelle catene polimeriche. Il PPDO ha la massima biodegradazione a causa dei legami esteri nelle catene polimeriche. Molti microrganismi in natura possono degradare il PPDO; è quindi un buon materiale per usi generali. Tuttavia PPDO è più costoso di PBS. Un nuovo poliestere biodegradabile è stato preparato mediante estensione della catena di PPDO con PBS. Come estensore di catena è stato utilizzato il diisocianato di toluene. Entrambi i polimeri hanno una buona compatibilità.Molti microrganismi in natura possono degradare il PPDO; quindi è un buon materiale di uso generale. Tuttavia, PPDO è più costoso di PBS. Un nuovo poliestere biodegradabile è stato preparato per estensione della catena PPDO con PBS. Come estensore di catena è stato utilizzato il diisocianato di toluene. Entrambi i polimeri hanno una buona compatibilità.

Proprietà fisiche PPDO

Il p-diossanone monomero è un liquido o cristallo incolore con un punto di fusione intorno a 24°C. Il poli (p-diossanone) è un etere poliestere, che differisce strutturalmente dall'acido poliglicolico in quanto un gruppo estere è sostituito da un etere. La modifica della catena principale di un carbonile con una certa delocalizzazione da parte di un gruppo metilene, conferisce una maggiore flessibilità al polimero. Diminuendo la concentrazione dei gruppi estere, il poli (p-diossanone) si degrada più lentamente rispetto ai poli (α-idrossiacidi) (PGA e PLA), mantenendo la sua resistenza meccanica per periodi di tempo più lunghi. La resistenza alla trazione originale viene mantenuta tra il 65 e il 70% nelle prime quattro settimane e tra il 50 e il 60% dopo la sesta settimana. In generale è solubile in diclorometano, esafluoroisopronanolo, cloroformio e 1,1,2,2-tatracloroetano a temperatura ambiente, ma se il polimero è ad alto peso molecolare è insolubile in diclorometano e cloroformio. È anche solubile in dimetilsolfossido (DMSO) e N,N-dimetilformammide a temperatura ambiente; ma è completamente insolubile in toluene, acetone e tetraidrofurano.

Degradabilità PPDO

Il poli (p-diossanone) ha una velocità di degradazione adatta all'uso nelle suture chirurgiche. I legami esteri di ciascuna unità ripetitiva sono facili da idrolizzare, il che provoca la rottura e la degradazione delle catene polimeriche. Rispetto agli acidi poliglicolico e polilattico, il DOP mostra una minore tendenza alla degradazione per idrolisi a causa della minore concentrazione di gruppi estere. Il processo di assorbimento da parte dei tessuti che segue l'idrolisi è lento e si completa in circa 180 giorni: l'assorbimento è minimo durante i primi 90 giorni, ma dopo 120 giorni è già del 70%.

Polimerizzazione PPDO

Chimicamente, il polidiossanone è un polimero di più unità etere-estere ripetute. All'inizio degli anni '70, hanno usato glicole etilenico, sodio metallico e acido cloroacetico per sintetizzare 1,4-diossan-2-one. Diversi metodi di polimerizzazione (in massa, soluzione ed emulsione) sono stati applicati ai monomeri di tipo lattonico per ottenere i corrispondenti polimeri ad alto peso molecolare; ma il metodo più utilizzato è la polimerizzazione ad apertura d'anello con il monomero fuso. La polimerizzazione industriale dei lattoni per ottenere poliesteri ad alto peso molecolare non è un processo semplice. Va tenuto presente che le impurità nel monomero possono limitare il peso molecolare, quindi il monomero deve essere altamente puro ed è di grande importanza utilizzare materiale secco e maneggiarlo con i guanti durante il processo di polimerizzazione. Si ottiene per polimerizzazione per apertura d'anello del monomero p-diossanone. Il processo richiede calore e un catalizzatore organometallico come acetilacetone di zirconio o L-lattato di zinco o 2-etilesanoato di stagno, noto anche come ottoato di stagno [Sn(Oct)2], che è il catalizzatore più efficace. Il processo di polimerizzazione inizia in un contenitore con spurgo di azoto e agitazione, vengono posti p-diossanone altamente puro, 1-dodecanolo (iniziatore) e una piccola quantità di catalizzatore (ottoato di stagno in una soluzione toluenica). La miscela viene riscaldata in atmosfera di azoto secco a 90°C per 1 ora. Il polimero si forma dando luogo ad una massa viscosa che viene mantenuta in azoto a 80°C per 96 ore. Il polimero viene isolato ed essiccato sotto vuoto a temperatura ambiente per 10 ore e poi 32 ore a 80°C. Durante l'essiccazione sotto vuoto si ottiene una perdita in peso di circa il 4% (prevalentemente monomero non reagito).

Applicazioni

Il polidiossanone è utilizzato per applicazioni biomediche, in particolare nella preparazione di suture chirurgiche. Altre applicazioni biomediche includono l'ortopedia, la chirurgia maxillo-facciale, la chirurgia plastica, la somministrazione di farmaci, le applicazioni cardiovascolari e l'ingegneria dei tessuti. Viene degradato per idrolisi e i prodotti finali vengono escreti principalmente nelle urine, il resto viene eliminato attraverso il tubo digerente o esalato come CO2. Il biomateriale viene completamente riassorbito entro 6 mesi e in prossimità dell'impianto è possibile osservare solo una minima reazione tessuto-corpo estraneo. I materiali in PDS possono essere sterilizzati con ossido di etilene.

Produzione di suture

Per la produzione di suture, il polidiossanone viene generalmente estruso in fibre, tuttavia occorre prestare attenzione a lavorare il polimero alla temperatura più bassa possibile, per evitare la sua depolimerizzazione spontanea di nuovo a monomero. Il gruppo etere ossigeno nella spina dorsale della catena polimerica è responsabile della sua flessibilità. Poli(il p-diossanone è di particolare interesse poiché produce un filo con un'adeguata flessibilità per essere utilizzato in forma di monofilamento. Questa forma di presentazione è preferita da produttori e chirurghi, poiché è facile da realizzare, meno incline alle infezioni e causa anche un minimo infiammazione dei tessuti circostanti l'impianto.Tuttavia, non sono commercializzati filati realizzati con copolimeri di p-diossanone, ad esempio copolimeri a base di glicolide e p-diossanone, potrebbero combinare l'ottima flessibilità del poli(p-diossanone) con il rapido assorbimento di acido poliglicolico.
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