Nova aplicação do ácido poli-L-láctico (CAS nº 26811-96-1) como material com memória de forma.

Técnica de base

Os biopolímeros são importantes materiais poliméricos para uso médico, caracterizados por uma excelente biodegradabilidade e bioabsorção, sendo, por isso, amplamente aplicados em dispositivos de fixação externa, estruturas para engenharia de tecidos, suturas cirúrgicas, sistemas de libertação controlada de fármacos e outras áreas da medicina. O ácido polilático é geralmente sintetizado através da polimerização por abertura de anel do lactídeo. Com base nas configurações óticas durante a polimerização por abertura do anel, o lactídeo é classificado em D-lactídeo, L-lactídeo e DL-lactídeo. Consequentemente, os seus produtos de polimerização incluem o ácido poli-D-láctico, o ácido poli-L-láctico e o ácido poli-DL-láctico. A literatura demonstra que, quando o D-lactídeo e o L-lactídeo sofrem polimerização por abertura de anel numa proporção molar de 1:1, podem ser obtidas emulsões de ácido poli-D,L-láctico. Está também documentado que o ácido poli-DL-láctico produzido a partir do DL-lactídeo exibe um comportamento de memória de forma. No entanto, as publicações atuais não reportam propriedades de memória de forma para o ácido poli-L-láctico (PLA).

Resumo da Invenção

A presente invenção identifica características de memória de forma no ácido poli-L-láctico, propondo assim a sua nova aplicação como material com memória de forma. Sob uma temperatura de processamento de ℃ e uma pressão de polimerização de -10 MPa, o ácido poli-L-láctico pode ser formado em duas formas iniciais com capacidade de memória. O material resultante é utilizado em medicina experimental para demonstrar propriedades de polímeros com memória habilitada. Após deformação abaixo dos 100 °C - e uma vez reaquecido a aproximadamente 100 °C - o ácido poli-L-láctico pode recuperar totalmente a sua configuração original. Assim, o PLA exibe uma resposta de memória de forma abaixo dos 100 °C.

Como material biodegradável com memória de forma, o ácido poli-L-láctico (PLA) oferece benefícios médicos significativos. Graças à possibilidade de restaurar a sua forma armazenada in situ através da ativação térmica, permite o reposicionamento ou a reconfiguração indolor em cenários clínicos. Além disso, o PLA degrada-se em metabolitos não tóxicos no corpo humano, reduzindo os riscos de resíduos a longo prazo e minimizando a necessidade de procedimentos cirúrgicos secundários. Comparado com as ligas tradicionais com memória de forma, o PLA proporciona uma biocompatibilidade e desempenho ajustáveis, permitindo a personalização para diferentes necessidades clínicas.

Além disso, o ácido poli-L-láctico demonstra uma excelente resistência mecânica e uma degradação mais lenta do que o ácido poli-DL-láctico, sendo por isso um material preferencial para aplicações de fixação. Isto amplia o seu uso em fixação interna e outras áreas médicas.

Durante a utilização real, o processo de moldagem e recuperação ocorre da seguinte forma:
Quando aquecido à temperatura de deformação (abaixo da sua temperatura de transição vítrea), o polímero sofre transformação de fase, permitindo a deformação sob tensão externa numa configuração temporária secundária. Sob alta temperatura contínua, é arrefecido para vitrificar, fixando a forma temporária. Ao ser reaquecido à temperatura de recuperação (inferior a 100 °C), a estrutura regressa à configuração inicial memorizada. Os modos de deformação incluem a expansão, o alongamento, a compressão, a flexão ou combinações destes.

O ácido poli-L-láctico é gerado através de polimerização por abertura de anel ou copolimerização com outros eletrólitos de lactona. Os copolímeros formados podem ser constituídos por L-lactídeo com outros lactídeos, lactonas naturais e impurezas de pequenas moléculas. A velocidade de polimerização do poli-DL-lactídeo é geralmente mais rápida do que a do poli-L-lactídeo, e o comportamento da polimerização é ajustável. A temperatura de transição vítrea dos segmentos poliglicólicos é de cerca de 45 °C, e a dos segmentos de lactona pode ser tão baixa como −60 °C. A copolimerização em amplas gamas permite o ajuste simultâneo da temperatura de recuperação da forma, das propriedades mecânicas e do comportamento dinâmico. A mistura de materiais otimiza ainda mais o desempenho para aplicações biomédicas avançadas.

Quando a HA (hidroxiapatite), o principal componente mineral do osso natural, é incorporada no polímero de memória do ácido poli-L-láctico, o compósito exibe uma excelente bioatividade e osteocondutividade, formando ligações diretas com o tecido ósseo e demonstrando um grande potencial para aplicações relacionadas com os ossos.

O PLA é produzido a partir de fontes biológicas renováveis, fermentado e refinado em monómeros de lactídeo, e posteriormente polimerizado a alta temperatura. Como polímero alifático biodegradável, o PLA pode decompor-se completamente em CO₂ e água em aproximadamente um ano sob ação microbiana, sem contaminação ambiental. Mantém propriedades mecânicas comparáveis ​​às dos plásticos sintéticos comumente utilizados, oferecendo um bom desempenho de processamento e baixa contração. Por conseguinte, o PLA é amplamente aplicado em embalagens, acessórios vestíveis, invólucros eletrónicos, fibras, materiais para impressão 3D e outros campos.