Polifosfazeni

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Polifosfazeni PPHOS

I polifosfazeni sono una classe di polimeri inorganici di particolare interesse per applicazioni biomediche per la presenza di uno scheletro inorganico costituito esclusivamente da fosforo e azoto e una notevole versatilità sintetica. I polifosfazeni per uso biomedico sono generalmente sintetizzati per la sostituzione molecolare del polidiclorofosfazene con α-amminoacidi, alcoli e ammine biocompatibili. Questi materiali si degradano idroliticamente a prodotti non tossici come fosfato e ammoniaca, con il concomitante rilascio del gruppo laterale. A differenza degli altri biomateriali, le proprietà chimico-fisiche e la cinetica di degradazione dei polifosfazeni possono essere modulate modificando la struttura della catena laterale anziché della catena principale. I polifosfazeni sono una classe relativamente nuova di polimeri biodegradabili caratterizzati da uno scheletro alternato di azoto/fosfato con due catene laterali organiche o organometalliche. Poiché sono stati sintetizzati più di 250 diversi gruppi laterali e poiché molti diversi tipi di monomeri fosfazenici possono polimerizzare insieme, la capacità di sintonizzazione delle proprietà fisiche e chimiche dei polifosfazeni è immensa. i prodotti hanno una carica neutra a differenza dei materiali convenzionali come i poliesteri alifatici e le polianidridi i cui prodotti di degradazione sono acidi e quindi causano una moderata infiammazione dei polimeri associati. Di questi gruppi laterali sostituiti, gli esteri di amminoacidi hanno mostrato grandi promesse in quanto sono biodegradabili, modulabili in base all'aminoacido utilizzato e biocompatibili. Questi poli [(esteri di aminoacidi) fosfazeni] sono stati trovati per supportare la crescita, l'adesione e la propagazione degli osteoblasti, sono stati utilizzati nella riparazione del tessuto parodontale e mostrano prove come materiale guida per la rigenerazione dei nervi periferici. I polifosfazeni sono una classe relativamente nuova di polimeri biodegradabili caratterizzati da uno scheletro alternato di azoto/fosfato con due catene laterali organiche o organometalliche. Poiché sono stati sintetizzati più di 250 diversi gruppi laterali e poiché molti diversi tipi di monomeri fosfazenici possono polimerizzare insieme, la capacità di sintonizzazione delle proprietà fisiche e chimiche dei polifosfazeni è immensa. i prodotti hanno una carica neutra a differenza dei materiali convenzionali come i poliesteri alifatici e le polianidridi i cui prodotti di degradazione sono acidi e quindi causano una moderata infiammazione dei polimeri associati. Di questi gruppi laterali sostituiti, gli esteri di amminoacidi hanno mostrato grandi promesse in quanto sono biodegradabili, modulabili in base all'aminoacido utilizzato e biocompatibili. Questi poli [(esteri di aminoacidi) fosfazeni] sono stati trovati per supportare la crescita, l'adesione e la propagazione degli osteoblasti, sono stati utilizzati nella riparazione del tessuto parodontale e mostrano prove come materiale guida per la rigenerazione dei nervi periferici.

Familia

Los fosfazenos son una familia de compuestos químicos que contienen formalmente un doble enlace entre el fósforo y el nitrógeno. Los poliosfacenos, también conocidos como imidas de fosfano, son polímeros como los polisiloxano, la cadena principal de nitrógeno y fósforo es muy flexible, de hecho los polifosfazenos forman excelentes elastómeros y en muchos aspectos, es mejor que el caucho o las siliconas a base de butadieno-estireno. También son aislantes térmicos muy efectivos tienen una temperatura de transición vítrea de −70°C, es resistente a la llama, solventes, tiene buena flexibilidad a bajas temperaturas, buenas características mecánicas en un amplio rango de temperaturas entre -60 y +180°C. Los enlaces P-Cl presentes en este material polimérico gomoso lo hacen hidrolizable y reemplazable. Al igual que el caucho de silicio, los polifosfencenos retienen la consistencia gomosa a baja temperatura, ya que, al igual que el grupo Si-O-Si, los grupos P-N-P tienen una gran flexibilidad. Son inusualmente estables de la clase fosforano de moléculas y tienen una notable afinidad protónica. Se consideran un ejemplo tipico de superbases neutras y orgánicas. En el mercado los poliosfacenos mas conocido son hexaclorociclotrifosfazeno y el cloruro de bis(trifenilfosfina)iminio. Pueden considerarse derivados de H3P = NH (donde el fósforo está en el estado de oxidación +5) o de HP = NH (donde el fósforo está en el estado de oxidación +3). L'idrofobicità del PPHOS viene aumentata aggiungendo gruppi laterali idrofobici come i gruppi aromatici alla spina dorsale. Tali polimeri possono essere particolarmente utili come vettori di somministrazione di farmaci, espansori di plasma e rivestimenti biocompatibili per dispositivi medici. Il metodo più utilizzato per la sintesi del PPHO è la polimerizzazione termica per apertura dell'anello dell'esaclorofosfazene. I PPHO sono desiderabili in molte applicazioni biomediche a causa della biodegradabilità della struttura portante del PPHO. La catena principale si idrolizza in condizioni fisiologiche per dare, oltre ai corrispondenti gruppi laterali, composti a bassa tossicità tra cui ammoniaca e fosfati. L'applicazione più studiata dei PPHO è il loro uso come scaffold per l'ingegneria tissutale. Anche se i PPHOS hanno buone proprietà fisiche, non sono stati ampiamente utilizzati a causa del loro costo e utilizzati solo per scopi limitati.

Tipi di fosfacene

I fosfazeni sono una classe di composti chimici in cui un atomo di fosforo è legato covalentemente ad un atomo di azoto mediante un doppio legame e ad altri tre atomi o radicali mediante legami singoli.

Monofosfacene
difosfazeni
Ciclofosfazenes

Monofosfacene o iminofosfazeni

I monofosfacene hanno una formula chimica tipo -R3P = N – R- di cui i più comuni sono i derivati del cloro tipo -Cl3P = N – R-

Difosfazeni

I difosfazeni hanno una formula chimica, data da -R3P = N – PR2

Ciclofosfazenes

I ciclofosfazeni hanno una formula chimica, data da R2PN) n

Sintesi

I polifosfazeni vengono fabbricati in due fasi: prima il pentacloruro di fosforo viene fatto reagire con cloruro di ammonio per ottenere un polimero clorurato, quindi viene trasformato in polifluoroalchilfosfenzene sciogliendolo e aggiungendo un alcossido di sodio fluorurato e si ottiene un polifosfazene sostituito da etere. I polifosfazeni sono polimeri che contengono atomi alternati di fosforo e azoto. Due sostituenti organici, inorganici o organometallici sono attaccati al fosforo. Una caratteristica importante dei polifosfazeni è la loro metodologia sintetica che fornisce un'enorme varietà nei tipi di gruppi R attaccati a P. Di conseguenza, è stato sintetizzato e caratterizzato un gran numero di polifosfazeni. Le varie proprietà chimiche e fisiche di questi polimeri li rendono candidati importanti per molte applicazioni industriali e di consumo. Esistono diversi metodi di sintesi del polifosfenzene: polimerizzazione ad apertura d'anello (ROP), polimerizzazione a condensazione (CP) e più recentemente polimerizzazione anionica (AP). Nel caso del ROP, il materiale di partenza commerciale primario è l'esaclorociclotrifosfenzene altamente purificato, [NPCl2]3.

Vulcanizzazione

Si vulcanizzano con zolfo o perossidi organici.

Applicazioni

Recentemente, polimeri inorganici a base di polifosfeni hanno mostrato risultati promettenti come leganti energetici grazie alle loro elevate densità, basse temperature di transizione vetrosa, possibili flessibilità sintetiche e buone stabilità chimiche e termiche. I polifosfenzeni, che hanno la struttura generale (N = PR2) n, sono polimeri inorganici-organici in cui i gruppi laterali (R) possono essere alogeni o unità organiche. I polimeri fosfazenici sono resi energetici attraverso la sostituzione macromolecolare di unità alogene/organiche con gruppi nitrati o azido. La via di sintesi prevede l'utilizzo di precursori fosfazenici polimerici alcossi sostituiti e la loro successiva sostituzione nucleofila del gruppo alcossilico con il gruppo pendente energetico. Sia l'estere nitrato che i fosfazeni energetici funzionalizzati con azide sono stati sintetizzati con successo in laboratorio. I polifosfazeni lineari sono i più utilizzati, hanno proprietà che li rendono interessanti per applicazioni biomediche, per la costruzione di membrane per elettroliti solidi in batterie al litio o celle a combustibile, per materiali ottici, elastomeri per l'industria aerospaziale e materiali ignifughi, come sigillante ., per tubazioni carburante a bassa temperatura al posto dei fluorosiliconi.

Applicazioni di polifosfazeni con vari sostituenti

Una caratteristica importante dei polifosfazeni è la loro metodologia sintetica che fornisce un'enorme varietà nei tipi di gruppi R attaccati a P.

Sostituenti -OCH2 (CF2) xCF3; O-ring, guarnizioni, camicie e tubazioni resistenti ai polimeri e agli oli combustibili non infiammabili.
Sostituenti -OC6H5; Isolamenti elettrici, termici e acustici, materiali, enzimi immobilizzati.
Sostituenti -OC2H4OC2H4OCH3 Elettroliti polimerici in batterie, idrogel per applicazioni mediche sui tessuti molli.
Sostituenti -O [Si (CH3) 2] nOSi (CH3) 3; Polimeri idrofobici
Sostituenti -NHC2H5 Polimeri Idrofili
Sostituenti -NHCH2COOC2H5 Polimeri bioerodibili
-Sostituenti O-steroidi Polimeri per la somministrazione di farmaci
Sostituenti -O-Procaina anestetico locale