ASAM POLYLACTIC: STRUKTUR, SIFAT, SINTESIS, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The asam polylactic, yang namanya yang benar adalah poli (asam laktat), merupakan bahan yang dibentuk oleh polimerisasi asam laktat. Ia juga dikenal sebagai poli-laktida, karena dapat diperoleh dari pemecahan dan polimerisasi laktida, yang merupakan dimer asam laktat.

Poli (asam laktat) atau PLA bukan asam, melainkan poliester, yang dapat dilihat pada monomer yang menyusunnya. Ini adalah polimer yang mudah terurai secara hayati dan biokompatibel. Kedua sifat tersebut disebabkan oleh fakta bahwa ia dapat dengan mudah dihidrolisis baik di lingkungan maupun di tubuh manusia atau hewan. Selain itu, degradasinya tidak menghasilkan senyawa toksik.

Formula sederhana dari polimer asam laktat atau poli (asam laktat). Polimerek. Sumber: Wikipedia Commons.

Keterlibatan PLA dalam filamen untuk penjahitan selama operasi bedah telah diketahui selama bertahun-tahun. Ini juga digunakan dalam industri farmasi dalam obat pelepasan lambat.

Ini digunakan dalam implan untuk tubuh manusia dan ada sejumlah besar penelitian untuk penggunaannya dalam jaringan biologis, serta untuk pencetakan tiga dimensi (3D) untuk aplikasi yang paling beragam.

Menjadi salah satu polimer yang paling dapat terurai secara hayati dan tidak beracun, produsennya telah mengusulkan penggantian semua plastik yang diturunkan dari minyak bumi yang saat ini digunakan dalam ribuan aplikasi dengan bahan ini.

Selain itu, menurut produsennya, karena berasal dari sumber terbarukan, produksi dan penggunaan PLA merupakan cara untuk mengurangi jumlah CO ₂ yang dihasilkan saat memproduksi plastik dari industri petrokimia.

Struktur

Poli- (asam laktat) adalah poliester, yaitu memiliki satuan ester berulang - (C = O) -OR, sesuatu yang dapat dilihat pada gambar berikut:

Struktur poli (asam laktat) atau PLA. Jü. Sumber: Wikipedia Commons.

Tata nama

- Poli- (asam laktat)

- Poli-laktida

- PLA

- Poli- (asam L-laktat) atau PLLA

- Poly- (D, L-lactic acid) atau PDLLA

- Asam polylactic

Properti

Keadaan fisik

- Poli (D, L-asam laktat): padatan amorf.

- Poli (asam L-laktat): padatan semi kristalin transparan rapuh atau rapuh.

Berat molekul

Itu tergantung pada tingkat polimerisasi material.

Suhu transisi gelas

Ini adalah suhu di bawah polimer menjadi kaku, rapuh, dan rapuh, dan di atasnya polimer menjadi elastis dan lunak.

- Poli (asam L-laktat): 63 ºC.

- Poli (D, L-asam laktat): 55 ºC.

Titik lebur

- Poli (asam L-laktat): 170-180 ºC.

- Poli (D, L-asam laktat): tidak memiliki titik leleh karena bersifat amorf.

Suhu dekomposisi

227-255 ° C.

Massa jenis

- Amorf: 1.248 g / cm ³

- Kristal: 1.290 g / cm ³

Sifat lainnya

Mekanis

Poli (asam L-laktat) memiliki kekuatan mekanik yang lebih tinggi dibandingkan poli (asam D, L-laktat).

PLA mudah diproses secara termoplastik, sehingga filamen yang sangat halus dapat diperoleh dari polimer ini.

Biokompatibilitas

Produk penguraiannya, asam laktat, tidak beracun dan sepenuhnya biokompatibel, karena diproduksi oleh makhluk hidup. Dalam kasus manusia, itu diproduksi di otot dan sel darah merah.

Daya hancur secara biologis

Ini dapat difraksinasi secara termal dengan hidrolisis dalam tubuh manusia, hewan atau mikroorganisme, yang disebut degradasi hidrolitik.

Modifikasi karakteristiknya mudah

Sifat fisik, kimia, dan biologisnya dapat disesuaikan melalui modifikasi, kopolimerisasi, dan pencangkokan yang sesuai.

Perpaduan

Ini pertama kali diperoleh pada tahun 1932 dengan memanaskan asam laktat di bawah vakum. Asam laktat HO-CH3-CH-COOH adalah molekul dengan pusat kiral (yaitu atom karbon yang terikat pada empat kelompok berbeda).

Untuk alasan ini ia memiliki dua enansiomer atau isomer spekular (mereka adalah dua molekul yang identik tetapi dengan orientasi spasial atom yang berbeda).

Enansiomernya adalah asam L-laktat dan asam D-laktat, yang dibedakan satu sama lain dengan cara membelokkan cahaya terpolarisasi. Itu adalah bayangan cermin.

Enansiomer asam laktat. Kiri: Asam L-laktat. Kanan: asam D-laktat. す じ に く シ チ ュ ー. Sumber: Wikipedia Commons.

Asam L-laktat diperoleh dari fermentasi oleh mikroorganisme gula alami seperti molase, pati kentang atau dekstrosa jagung. Ini adalah cara yang disukai saat ini untuk mendapatkannya.

Ketika poli (asam laktat) dibuat dari asam L-laktat, poli (asam L-laktat), atau PLLA, diperoleh.

Sebaliknya, bila polimer dibuat dari campuran asam L-laktat dan asam D-laktat, poli- (D, asam L-laktat) atau PDLLA diperoleh.

Dalam hal ini, campuran asam merupakan kombinasi dalam bagian yang sama dari enansiomer D dan L, diperoleh dengan sintesis dari etilen minyak bumi. Bentuk perolehan ini jarang digunakan saat ini.

PLLA dan PDLLA memiliki sifat yang sedikit berbeda. Polimerisasi dapat dilakukan dengan dua cara:

- Pembentukan zat antara: dimer siklik yang disebut laktida, yang polimerisasinya dapat dikontrol dan produk dengan berat molekul yang diinginkan dapat diperoleh.

Polimerisasi laktida untuk mendapatkan PLA. Jü. Sumber: Wikipedia Commons. - Kondensasi langsung asam laktat dalam kondisi vakum: yang menghasilkan polimer dengan berat molekul rendah atau sedang.

Perbandingan dua bentuk sintesis PLA. RLM0518. Sumber: Wikipedia Commons.

Kegunaan dalam pengobatan

Produk degradasinya tidak beracun, yang mendukung penerapannya di bidang ini.

Jahitan

Persyaratan dasar untuk benang sutura adalah mereka menahan jaringan di tempatnya sampai penyembuhan alami menyediakan jaringan yang kuat di lokasi persimpangan.

Sejak tahun 1972 bahan jahitan yang disebut Vicryl telah diproduksi, sebuah filamen atau benang yang sangat kuat yang dapat diserap secara biologis. Benang ini terbuat dari kopolimer asam glikolat dan asam laktat (90:10), yang dihidrolisis dengan cepat di tempat jahitan, sehingga mudah diserap oleh tubuh.

Diperkirakan bahwa dalam tubuh manusia, PLA terdegradasi 63% dalam waktu sekitar 168 hari dan 100% dalam 1,5 tahun.

Penggunaan farmasi

Biodegradabilitas PLA membuatnya berguna untuk pelepasan terkontrol produk obat.

Dalam kebanyakan kasus, obat dilepaskan secara bertahap karena degradasi hidrolitik dan perubahan morfologi reservoir (dibuat dengan polimer) yang mengandung produk obat.

Dalam kasus lain, obat dilepaskan perlahan melalui membran polimer.

Implan

PLA telah terbukti efektif dalam implan dan penopang untuk tubuh manusia. Hasil yang baik telah diperoleh dalam fiksasi patah tulang dan osteotomi atau operasi tulang.

Rekayasa jaringan biologis

Saat ini banyak penelitian sedang dilakukan untuk penerapan PLA dalam rekonstruksi jaringan dan organ.

Filamen PLA telah dikembangkan untuk regenerasi saraf pada pasien yang lumpuh.

Serat PLA sebelumnya diolah oleh plasma untuk membuatnya menerima pertumbuhan sel. Ujung saraf yang akan diperbaiki dihubungkan dengan segmen buatan PLA yang dirawat dengan plasma.

Pada segmen ini, sel-sel khusus disemai yang akan tumbuh dan mengisi kekosongan di antara kedua ujung saraf, menyatukannya. Seiring waktu, dukungan PLA habis, meninggalkan saluran sel saraf yang berkelanjutan.

Ini juga telah digunakan dalam rekonstruksi kandung kemih, bertindak sebagai perancah atau platform di mana sel urothelial (sel yang menutupi kandung kemih dan organ sistem kemih) dan sel otot polos diunggulkan.

Digunakan untuk bahan tekstil

Sifat kimiawi PLA memungkinkan kontrol sifat tertentu dari serat yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi tekstil, pakaian, dan furnitur.

Misalnya, kemampuannya untuk menyerap kelembapan, dan pada saat yang sama mempertahankan kelembapan dan bau yang rendah, membuatnya berguna untuk membuat pakaian bagi atlet berperforma tinggi. Ini hipoalergenik, tidak mengiritasi kulit.

Bahkan dapat digunakan untuk pakaian hewan peliharaan dan tidak perlu disetrika. Ini memiliki kepadatan yang rendah, sehingga lebih ringan dari serat lainnya.

Itu berasal dari sumber yang dapat diperbarui dan produksinya tidak mahal.

Beragam aplikasi

PLA cocok untuk membuat botol untuk berbagai kegunaan (sampo, jus dan air). Botol ini memiliki kilau, transparansi, dan kejernihan. Selain itu, PLA adalah penghalang luar biasa untuk bau dan rasa.

Namun, penggunaan ini untuk suhu di bawah 50-60 ºC, karena cenderung berubah bentuk saat mencapai suhu tersebut.

Ini digunakan dalam produksi piring sekali pakai, gelas dan peralatan makanan, serta wadah makanan, seperti yogurt, buah-buahan, pasta, keju, dll., Atau baki busa PLA untuk mengemas makanan segar. Itu tidak menyerap minyak, minyak, kelembaban dan memiliki fleksibilitas. Limbah PLA dapat dibuat kompos.

Sedotan, sedotan atau sedotan PLA. F. Kesselring, FKuR Willich. Sumber: Wikipedia Commons.

Ini juga digunakan untuk membuat lembaran tipis untuk mengemas makanan seperti keripik kentang atau makanan lainnya.

Kemasan PLA untuk permen. F. Kesselring, FKuR Willich. Sumber: Wikipedia Commons.

Dapat digunakan untuk membuat kartu transaksi elektronik dan kartu kunci kamar hotel. Kartu PLA dapat memenuhi fitur keamanan dan memungkinkan penerapan pita magnetik.

Ini banyak digunakan untuk membuat kotak atau penutup produk yang sangat halus, seperti perangkat elektronik dan kosmetik. Kelas yang disiapkan khusus untuk penggunaan ini digunakan, dengan menggabungkan dengan serat lain.

Busa yang diperluas dapat dibuat dari PLA untuk digunakan sebagai bahan penyerap goncangan untuk pengiriman instrumen atau benda halus.

Ini digunakan untuk membuat mainan untuk anak-anak.

Penggunaan di bidang teknik dan pertanian

PLA digunakan untuk membuat saluran air di lokasi konstruksi, bahan konstruksi lantai seperti karpet, lantai laminasi dan wallpaper dinding, untuk karpet dan kain bantalan mobil.

Penggunaannya sedang dalam pengembangan di industri kelistrikan, sebagai pelapis untuk kabel konduktif.

Di antara aplikasinya adalah pada pertanian, dengan film pelindung tanah PLA diproduksi, yang memungkinkan pengendalian gulma dan mendukung retensi pupuk. Film PLA dapat terurai secara hayati, mereka dapat dimasukkan ke dalam tanah pada akhir panen dan dengan demikian memberikan nutrisi.

Film PLA pelindung tanah pada tanaman. F. Kesselring, FKuR Willich. Sumber: Wikipedia Commons.

Penelitian terkini

Penambahan nanokomposit ke PLA sedang dipelajari untuk meningkatkan beberapa sifatnya, seperti ketahanan termal, kecepatan kristalisasi, retardansi nyala, karakteristik antistatis dan konduktif listrik, anti-UV dan sifat antibakteri.

Beberapa peneliti telah berhasil meningkatkan kekuatan mekanik dan konduktivitas listrik PLA dengan menambahkan nanopartikel graphene. Ini sangat meningkatkan aplikasi yang dapat dimiliki PLA sehubungan dengan pencetakan 3D.

Ilmuwan lain berhasil mengembangkan patch vaskular (untuk memperbaiki arteri dalam tubuh manusia) dengan mencangkok organofosfat-fosforilkolin ke perancah atau platform PLA.

Tambalan vaskular menunjukkan sifat yang menguntungkan sehingga dianggap menjanjikan untuk rekayasa jaringan vaskular.

Sifat-sifatnya termasuk fakta bahwa ia tidak menghasilkan hemolisis (disintegrasi sel darah merah), tidak beracun bagi sel, menahan adhesi trombosit dan memiliki afinitas yang baik terhadap sel yang melapisi pembuluh darah.

Referensi

1. Mirae Kim, dkk. (2019). Komposit Asam Polylactic Konduktor Elektrik dan Kuat Mekanis untuk Pencetakan 3D. Bahan & Antarmuka Terapan ACS. 2019, 11, 12, 11841-11848. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
2. Tin Sin, Lee dkk. (2012). Aplikasi Poly (Asam laktat). Dalam Buku Pegangan Biopolimer dan Plastik Biodegradable. Bab 3. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Gupta, Bhuvanesh, dkk. (2007). Serat poli (asam laktat): Gambaran umum. Prog. Polym. Sci.32 (2007) 455-482. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Raquez, Jean-Marie dkk. (2013). Nanokomposit berbasis polilaktida (PLA). Kemajuan dalam Ilmu Polimer. 38 (2013) 1504-1542. Dipulihkan dari sciencedirect.
5. Zhang, Jun dkk. (2019). Zwitterionic Polymer-Grafed Polylactic Acid Vascular Patches Berdasarkan Decellularized Scaffold untuk Tissue Engineering. ACS Biomaterials Science & Engineering. Tanggal Publikasi: 25 Juli 2019. Diperoleh dari pubs.acs.org.