पॉलीलैक्टिक एसिड: संरचना, गुण, संश्लेषण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

पॉलीलैक्टिक एसिड, जिसका सही नाम पाली (लैक्टिक एसिड), एक सामग्री लैक्टिक एसिड polymerizing द्वारा गठित है। इसे पॉली-लैक्टाइड के रूप में भी जाना जाता है, क्योंकि यह लैक्टाइड के टूटने और बहुलकीकरण से प्राप्त किया जा सकता है, जो लैक्टिक एसिड का एक डिमर है।

पॉली (लैक्टिक एसिड) या पीएलए एक एसिड नहीं है, यह एक पॉलिएस्टर है, जो इसे बनाने वाले मोनोमर में देखा जा सकता है। यह एक आसानी से बायोडिग्रेडेबल पॉलीमर है और बायोकम्पैटिबल है। दोनों गुण इस तथ्य के कारण हैं कि इसे पर्यावरण और मानव या पशु शरीर दोनों में आसानी से हाइड्रोलाइज किया जा सकता है। इसके अलावा, इसका क्षरण विषाक्त यौगिकों को उत्पन्न नहीं करता है।

लैक्टिक एसिड या पॉली (लैक्टिक एसिड) के बहुलक का सरलीकृत सूत्र। Polimerek। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

सर्जिकल ऑपरेशन के दौरान टांके लगाने के लिए फिलामेंट्स में पीएलए की भागीदारी को वर्षों से जाना जाता है। दवा उद्योग में इसका उपयोग धीमी गति से निकलने वाली दवाओं में भी किया जाता है।

इसका उपयोग मानव शरीर के लिए प्रत्यारोपण में किया जाता है और जैविक ऊतकों में इसके उपयोग के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन होते हैं, साथ ही सबसे विविध अनुप्रयोगों के लिए तीन-आयामी (3 डी) मुद्रण भी होते हैं।

सबसे बायोडिग्रेडेबल और गैर विषैले पॉलिमर में से एक होने के नाते, इसके निर्माताओं ने उन सभी पेट्रोलियम-व्युत्पन्न प्लास्टिक के प्रतिस्थापन का प्रस्ताव दिया है जो वर्तमान में इस सामग्री के साथ हजारों अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।

इसके अलावा, इसके निर्माताओं के अनुसार, जैसा कि यह अक्षय स्रोतों से आता है, पीएलए का उत्पादन और उपयोग सीओ ₂ की मात्रा को कम करने का एक तरीका है जो पेट्रोकेमिकल उद्योग से प्लास्टिक का उत्पादन करते समय उत्पन्न होता है।

संरचना

पॉली- (लैक्टिक एसिड) एक पॉलिएस्टर है, अर्थात्, इसमें एस्टर इकाइयाँ दोहराई जाती हैं - (C = O) -OR, कुछ जिसे निम्न आकृति में देखा जा सकता है:

पाली (लैक्टिक एसिड) या पीएलए की संरचना। जू। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

शब्दावली

- पाली लैक्टिक अम्ल)

- पॉली-लैक्टाइड

- पीएलए

- पॉली- (L- लैक्टिक एसिड) या PLLA

- पॉली- (डी, एल-लैक्टिक एसिड) या पीडीएलएलए

- पाली लैक्टिक अम्ल

गुण

भौतिक अवस्था

- पॉली (डी, एल-लैक्टिक एसिड): अनाकार ठोस।

- पॉली (एल-लैक्टिक एसिड): नाजुक या भंगुर पारदर्शी अर्ध-क्रिस्टलीय ठोस।

आणविक वजन

यह सामग्री के पोलीमराइजेशन की डिग्री पर निर्भर करता है।

कांच पारगमन तापमान

यह तापमान है जिसके नीचे बहुलक कठोर, भंगुर और भंगुर होता है, और जिसके ऊपर बहुलक लोचदार और निंदनीय हो जाता है।

- पॉली (एल-लैक्टिक एसिड): 63 lC।

- पाली (डी, एल-लैक्टिक एसिड): 55 LC।

गलनांक

- पॉली (एल-लैक्टिक एसिड): 170-180 lC।

- पॉली (डी, एल-लैक्टिक एसिड): इसका कोई गलनांक नहीं है क्योंकि यह अनाकार है।

अपघटन के तापमान

227-255 ° सें।

घनत्व

- अनाकार: 1,248 ग्राम / सेमी ³

- क्रिस्टलीय: 1,290 ग्राम / सेमी ³

अन्य गुण

यांत्रिक

पाली (L- लैक्टिक एसिड) में Poly (D, L-lactic acid) की तुलना में अधिक यांत्रिक शक्ति होती है।

पीएलए थर्माप्लास्टिक रूप से प्रक्रिया करना आसान है, इसलिए इस बहुलक से बहुत महीन रेशा प्राप्त किया जा सकता है।

जैव

इसका क्षरण उत्पाद, लैक्टिक एसिड, गैर-विषैले और पूरी तरह से जैव-रासायनिक है, क्योंकि यह जीवित प्राणियों द्वारा निर्मित होता है। मनुष्यों के मामले में, यह मांसपेशियों और लाल रक्त कोशिकाओं में उत्पन्न होता है।

biodegradability

यह मानव शरीर, जानवरों या सूक्ष्मजीवों में हाइड्रोलिसिस द्वारा थर्मालीकृत रूप से विभाजित किया जा सकता है, जिसे हाइड्रोलाइटिक गिरावट कहा जाता है।

इसकी विशेषताओं का आसान संशोधन

उनके भौतिक, रासायनिक और जैविक गुणों को उपयुक्त संशोधनों, कॉपोलिअमराइज़ेशन और ग्राफ्टिंग के माध्यम से सिलवाया जा सकता है।

संश्लेषण

इसे पहली बार 1932 में वैक्यूम के तहत लैक्टिक एसिड को गर्म करके प्राप्त किया गया था। HO-CH3-CH-COOH लैक्टिक एसिड एक चिरल केंद्र के साथ एक अणु है (यानी, चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा एक कार्बन परमाणु)।

इस कारण से इसमें दो एनेंटिओमर या स्पेक्युलर आइसोमर्स होते हैं (वे दो अणु होते हैं जो समान होते हैं लेकिन उनके परमाणुओं के विभिन्न स्थानिक अभिविन्यास के साथ)।

एनेंटिओमर्स एल-लैक्टिक एसिड और डी-लैक्टिक एसिड हैं, जो ध्रुवीकृत प्रकाश को बाधित करने के तरीके से एक दूसरे से प्रतिष्ठित हैं। वे दर्पण छवि हैं।

लैक्टिक एसिड enantiomers। बायां: एल-लैक्टिक एसिड। अधिकार: डी-लैक्टिक एसिड। に チ す に に に に に। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

एल-लैक्टिक एसिड प्राकृतिक शर्करा जैसे कि गुड़, आलू स्टार्च या कॉर्न डेक्सट्रोज़ के सूक्ष्मजीवों द्वारा किण्वन से प्राप्त होता है। यह वर्तमान में इसे प्राप्त करने का पसंदीदा तरीका है।

जब पॉली (लैक्टिक एसिड) एल-लैक्टिक एसिड, पॉली (एल-लैक्टिक एसिड), या पीएलए से तैयार किया जाता है, प्राप्त किया जाता है।

दूसरी ओर, जब बहुलक को एल-लैक्टिक एसिड और डी-लैक्टिक एसिड के मिश्रण से तैयार किया जाता है, तो पॉली- (डी, एल-लैक्टिक एसिड) या पीडीएलएलए प्राप्त होता है।

इस मामले में, एसिड मिश्रण पेट्रोलियम के एथिलीन से संश्लेषण द्वारा प्राप्त डी और एल एनैन्टिओमर के बराबर भागों में एक संयोजन है। आज प्राप्त करने के इस रूप का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

PLLA और PDLLA में कुछ अलग गुण होते हैं। पॉलिमराइजेशन को दो तरीकों से किया जा सकता है:

- एक मध्यवर्ती का गठन: लैक्टाइड नामक चक्रीय डिमर, जिसका बहुलकीकरण नियंत्रित किया जा सकता है और वांछित आणविक भार वाला उत्पाद प्राप्त किया जा सकता है।

पीएलए प्राप्त करने के लिए लैक्टाइड पोलीमराइजेशन। जू। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स।- वैक्यूम शर्तों के तहत लैक्टिक एसिड का प्रत्यक्ष संघनन: जो कम या मध्यम आणविक भार का बहुलक उत्पन्न करता है।

पीएलए के संश्लेषण के दो रूपों की तुलना। RLM0518। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

दवा में उपयोग

इसके क्षरण के उत्पाद गैर विषैले हैं, जो इस क्षेत्र में इसके आवेदन के पक्षधर हैं।

टांके

सिवनी फिलामेंट्स के लिए बुनियादी आवश्यकता यह है कि वे तब तक ऊतकों को पकड़ते हैं जब तक कि प्राकृतिक चिकित्सा जंक्शन स्थल पर मजबूत ऊतक प्रदान नहीं करती है।

1972 के बाद से विक्रील नामक एक सिवनी सामग्री का निर्माण किया गया है, एक बहुत ही मजबूत बायोबेसोरबल फिलामेंट या धागा। यह धागा ग्लाइकोलिक एसिड और लैक्टिक एसिड (90:10) के कोपोलिमर से बना होता है, जो सिवनी साइट पर तेजी से हाइड्रोलाइज्ड होता है, इसलिए यह शरीर द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाता है।

यह अनुमान है कि मानव शरीर में, पीएलए लगभग 168 दिनों में 63% और 1.5 वर्षों में 100% कम हो जाता है।

दवा का उपयोग

पीएलए की बायोडिग्रेडेबिलिटी औषधीय उत्पादों के नियंत्रित रिलीज के लिए इसे उपयोगी बनाती है।

ज्यादातर मामलों में दवा धीरे-धीरे जारी होती है, क्योंकि हाइड्रोलाइटिक गिरावट और जलाशय के बहुलक परिवर्तन (बहुलक के साथ) औषधीय उत्पाद होते हैं।

अन्य मामलों में, दवा को बहुलक झिल्ली के माध्यम से धीरे-धीरे जारी किया जाता है।

प्रत्यारोपण

PLA मानव शरीर के लिए प्रत्यारोपण और समर्थन में प्रभावी साबित हुआ है। फ्रैक्चर और ऑस्टियोमॉमी या हड्डी की सर्जरी के निर्धारण में अच्छे परिणाम प्राप्त हुए हैं।

जैविक ऊतक इंजीनियरिंग

वर्तमान में ऊतकों और अंगों के पुनर्निर्माण में पीएलए के अनुप्रयोग के लिए कई अध्ययन किए जा रहे हैं।

लकवा के रोगियों में नसों के पुनर्जनन के लिए पीएलए फिलामेंट विकसित किया गया है।

पीएलए फाइबर को पहले प्लाज्मा द्वारा इलाज किया जाता है ताकि यह कोशिका वृद्धि के लिए ग्रहणशील हो। मरम्मत किए जाने वाले तंत्रिका के छोर प्लाज्मा के साथ इलाज किए गए पीएलए के एक कृत्रिम खंड के माध्यम से जुड़ जाते हैं।

इस सेगमेंट पर, विशेष कोशिकाओं को बोया जाता है जो तंत्रिका के दो सिरों के बीच शून्य को बढ़ाएगा और उन्हें जोड़ देगा। समय के साथ, पीएलए समर्थन बंद हो जाता है, तंत्रिका कोशिकाओं का एक निरंतर चैनल छोड़ देता है।

इसका उपयोग मूत्राशय के पुनर्निर्माण में भी किया गया है, जो एक मचान या प्लेटफॉर्म के रूप में कार्य करता है, जिस पर यूरोटेलियल कोशिकाएं (मूत्राशय और मूत्र प्रणाली के अंगों को कवर करने वाली कोशिकाएं) और चिकनी मांसपेशियों की कोशिकाओं को बीज दिया जाता है।

कपड़ा सामग्री में उपयोग करें

पीएलए की रसायन विज्ञान फाइबर के कुछ गुणों के नियंत्रण की अनुमति देता है जो इसे विभिन्न प्रकार के कपड़ा, कपड़े और फर्नीचर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

उदाहरण के लिए, नमी को अवशोषित करने की इसकी क्षमता, और एक ही समय में नमी और गंधों की कम अवधारण, इसे उच्च प्रदर्शन एथलीटों के लिए कपड़े बनाने के लिए उपयोगी बनाती है। यह हाइपोएलर्जेनिक है, यह त्वचा को परेशान नहीं करता है।

यहां तक ​​कि यह पालतू कपड़ों के लिए भी काम करता है और इसे इस्त्री करने की आवश्यकता नहीं होती है। इसमें घनत्व कम है, इसलिए यह अन्य तंतुओं की तुलना में हल्का है।

यह एक अक्षय स्रोत से आता है और इसका उत्पादन सस्ती है।

विभिन्न अनुप्रयोगों

पीएलए विभिन्न उपयोगों (शैम्पू, जूस और पानी) के लिए बोतल बनाने के लिए उपयुक्त है। इन बोतलों में चमक, पारदर्शिता और स्पष्टता होती है। इसके अलावा, पीएलए गंध और स्वाद के लिए एक असाधारण बाधा है।

हालाँकि, यह उपयोग 50-60 sinceC से नीचे के तापमान के लिए है, क्योंकि यह उन तापमानों तक पहुँचने पर ख़राब हो जाता है।

इसका उपयोग डिस्पोजेबल प्लेटों, कप और खाद्य बर्तनों के उत्पादन में किया जाता है, साथ ही साथ खाद्य कंटेनर, जैसे कि दही, फल, पास्ता, पनीर, आदि या ताजा भोजन पैक करने के लिए पीएलए फोम ट्रे। यह तेल, तेल, नमी को अवशोषित नहीं करता है और इसमें लचीलापन है। अपशिष्ट पीएलए को खाद बनाया जा सकता है।

पीएलए तिनके, तिनके या तिनके। एफ। केसलिंग, एफकेयूआर विलीच। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

आलू की चिप्स या अन्य खाद्य पदार्थों को पैक करने के लिए पतली चादरें बनाने के लिए भी इसका उपयोग किया जाता है।

कैंडी के लिए पीएलए पैकेजिंग। एफ। केसलिंग, एफकेयूआर विलीच। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक लेनदेन कार्ड और होटल के कमरे के कार्ड बनाने के लिए किया जा सकता है। पीएलए कार्ड सुरक्षा सुविधाओं को पूरा कर सकते हैं और चुंबकीय टेप के आवेदन की अनुमति दे सकते हैं।

इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और सौंदर्य प्रसाधनों जैसे अत्यधिक नाजुक उत्पादों के बक्से या कवर के निर्माण के लिए किया जाता है। इस उपयोग के लिए विशेष रूप से तैयार ग्रेड का उपयोग अन्य तंतुओं के साथ युग्मन द्वारा किया जाता है।

विस्तारित फोम को PLA से बनाया जा सकता है जिसका उपयोग नाजुक उपकरणों या वस्तुओं को शिपिंग के लिए एक सदमे अवशोषित सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

इसका उपयोग बच्चों के लिए खिलौने बनाने के लिए किया जाता है।

इंजीनियरिंग और कृषि में उपयोग

PLA का उपयोग निर्माण स्थलों, फर्श निर्माण सामग्री जैसे कालीन, टुकड़े टुकड़े फर्श और दीवार वॉलपेपर, कालीन और कार के कुशन कपड़ों के लिए किया जाता है।

इसका उपयोग विद्युत उद्योग में विकास के तहत किया जाता है, प्रवाहकीय तारों के लिए एक कोटिंग के रूप में।

इसके अनुप्रयोगों में कृषि के साथ, पीएलए मिट्टी सुरक्षात्मक फिल्मों का निर्माण किया जाता है, जो खरपतवार नियंत्रण और उर्वरक की अवधारण का पक्ष लेते हैं। पीएलए फिल्में बायोडिग्रेडेबल हैं, उन्हें फसल के अंत में मिट्टी में शामिल किया जा सकता है और इस प्रकार पोषक तत्व प्रदान किए जाते हैं।

फसलों में मिट्टी सुरक्षात्मक पीएलए फिल्म। एफ। केसलिंग, एफकेयूआर विलीच। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

हाल के शोध

PLA के लिए नैनोकम्पोसाइट्स के अलावा इसके कुछ गुणों में सुधार करने के लिए अध्ययन किया जा रहा है, जैसे कि थर्मल प्रतिरोध, क्रिस्टलीकरण गति, लौ मंदता, एंटीस्टेटिक और विद्युत प्रवाहकीय विशेषताओं, एंटी-यूवी और जीवाणुरोधी संपत्ति।

कुछ शोधकर्ताओं ने ग्राफीन नैनोकणों को जोड़कर PLA की यांत्रिक शक्ति और विद्युत चालकता को बढ़ाने में कामयाबी हासिल की है। यह उन अनुप्रयोगों को काफी बढ़ाता है जो पीएलए 3 डी प्रिंटिंग के संबंध में हो सकते हैं।

अन्य वैज्ञानिकों ने एक पीएलए पाड़ या मंच पर एक ऑर्गोफॉस्फेट-फॉस्फोरिलकोलाइन को ग्राफ्ट करके एक संवहनी पैच (मानव शरीर में धमनियों की मरम्मत) विकसित करने में सफलता प्राप्त की।

संवहनी पैच ने ऐसे अनुकूल गुणों का प्रदर्शन किया, जिन्हें संवहनी ऊतक इंजीनियरिंग के लिए आशाजनक माना जाता है।

इसके गुणों में यह तथ्य शामिल है कि यह हेमोलिसिस (लाल रक्त कोशिकाओं के विघटन) का उत्पादन नहीं करता है, यह कोशिकाओं के लिए विषाक्त नहीं है, प्लेटलेट्स के आसंजन का विरोध करता है और रक्त वाहिकाओं को लाइन करने वाली कोशिकाओं के प्रति अच्छा संबंध रखता है।

संदर्भ

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