PPDO | Poli (p-dioxanona) - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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PPDO | Poli (p-dioxanona)

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Poli (p-dioxanona) (PPDO)

Es un poliéster alifático bien conocido que tiene buenas propiedades físicas. Se prepara mediante polimerización por apertura de anillo de p-dioxanona. El PPDO es semicristalino, con una temperatura de transición vítrea baja en el rango de -10°C a 0°C y una cristalinidad de aproximadamente el 55%. Se han investigado las propiedades del PPDO con diferentes pesos moleculares. El aumento del peso molecular puede mejorar la estabilidad térmica del PPDO. De acuerdo con los resultados de las pruebas reológicas, el PPDO presenta un comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento. La resistencia a la tracción y el módulo aumentan con los pesos moleculares. El PPDO tiene una biodegradación final debido a los enlaces ésteres en las cadenas del polímero. Muchos microorganismos de la naturaleza pueden degradar el PPDO; entonces es un buen material para usos generales. Sin embargo, PPDO es más caro que PBS. Se preparó un nuevo poliéster biodegradable mediante extensión de la cadena de PPDO con PBS. Se utilizó diisocianato de tolueno como extensor de cadena. Ambos polímeros tienen buena compatibilidad.

Propiedades físicas

El monómero de p-dioxanona es un líquido o cristal incoloro con un punto de fusión alrededor de los 24ºC.  La poli(p-dioxanona) es un poliéster-éter, que se diferencia estructuralmente del ácido poliglicólico en que un grupo éster se sustituye por uno éter. El cambio en la cadena principal de un carbonilo con una cierta deslocalización por un grupo metileno, confiere una mayor flexibilidad al polímero.  Al disminuir la concentración de grupos éster, la poli(p-dioxanona) se degrada a menor velocidad que los poli(a-hidroxiácidos) (PGA y PLA), reteniendo su resistencia mecánica durante períodos de tiempo mayores. La resistencia tensil original se retiene entre un 65 y 70% en las cuatro primeras semanas y entre el 50 y 60% después de la sexta semana. En general, es soluble en diclorometano, hexafluoroisopronanol, cloroformo y 1,1,2,2-tatracloroetano a temperatura ambiente, pero si el polímero es de alto peso molecular es insoluble en diclorometano y cloroformo. También es soluble en dimetil sulfóxido (DMSO) y N,N-dimetil formamida a temperatura ambiente; pero es completamente insoluble en tolueno, acetona y tetrahidrofurano.

Degradabilidad

La poli(p-dioxanona) tiene una velocidad de degradación adecuada para su uso en suturas quirúrgicas. Los enlaces éster de cada unidad repetitiva son fáciles de hidrolizar, lo que provoca la ruptura y degradación de las cadenas poliméricas. En comparación con los ácidos poliglicólico y poliláctico, la PDO muestra menor tendencia a la degradación vía hidrólisis debido a la menor concentración de grupos éster.  El proceso de absorción por los tejidos que sigue a la hidrólisis es lento y se completa en unos 180 días: la absorción es mínima durante los primeros 90 días, sin embargo a los 120 días ya es de un 70%.

Polimerización

Químicamente, la polidioxanona es un polímero de múltiples unidades éter-éster repetidas. A principios de los años 70, utilizaron etilenglicol, sodio metálico y ácido cloroacético para sintetizar la 1,4-dioxan-2-ona. Varios métodos de polimerización (en masa, solución y emulsión) han sido aplicados a los monómeros tipo lactona para obtener los correspondientes polímeros de elevado peso molecular; pero el método más ampliamente utilizado es la polimerización por apertura de anillo con el monómero fundido. La polimerización industrial de lactonas para obtener poliésteres de elevado peso molecular no es un proceso sencillo. Hay que tener en cuenta que las impurezas en el monómero pueden limitar el peso molecular, por lo que el monómero debe ser altamente puro y es de gran importancia emplear material seco y manipularlo con guantes durante el proceso de polimerización. Se obtiene por polimerización con apertura de anillo del monómero p- dioxanona . El proceso requiere calor y un catalizador organometálico como acetilacetona de circonio o L-lactato de zinco o 2-etilhexanoato de estaño, también conocido como octoato de estaño [Sn(Oct)2], que es el catalizador más efectivo.

El proceso de polimerización empeza en un recipiente con purga de nitrógeno y agitación, se pone p-dioxanona altamente pura, 1-dodecanol (iniciador) y una pequeña cantidad de catalizador (octoato de estaño en una solución de tolueno). La mezcla se calienta bajo atmósfera de nitrógeno seco a 90ºC durante 1 hora. El polímero se va formando originando una masa viscosa que se mantiene en nitrógeno a 80ºC durante 96 horas. El polímero es aislado y secado al vacío a temperatura ambiente durante 10 horas y luego 32 horas a 80ºC. Una pérdida de peso del 4% aproximadamente (predominantemente monómero no reaccionado) se obtiene durante el secado al vacío.

Aplicaciones

La polidioxanona se usa para aplicaciones biomédicas , particularmente en la preparación de suturas quirúrgicas . Otras aplicaciones biomédicas incluyen la ortopedia , cirugía maxilofacial , la cirugía plástica , la administración de fármacos , cardiovasculares aplicaciones, y la ingeniería de tejidos . Se degrada por hidrólisis, y los productos finales se excretan principalmente en la orina, el resto se elimina por vía digestiva o se exhala como CO2 . El biomaterial se reabsorbe completamente en 6 meses y solo se puede ver una mínima reacción de tejido a cuerpo extraño en las proximidades del implante. Los materiales hechos de PDS se pueden esterilizar con óxido de etileno.

Producción de suturas

Para la producción de suturas, la polidioxanona generalmente se extruye en fibras , sin embargo, se debe tener cuidado de procesar el polímero a la temperatura más baja posible, con el fin de evitar su despolimerización espontánea de regreso al monómero. El grupo éter oxígeno en la columna vertebral de la cadena del polímero es responsable de su flexibilidad. La poli(p-dioxanona, tiene especial interés puesto que origina un hilo con una flexibilidad apropiada para utilizarse en forma de monofilamento. Esta forma de presentación es la preferida por fabricantes y cirujanos, ya que es fácil de elaborar, menos propicia a las infecciones y además provoca una inflamación mínima en los tejidos que rodean el implante. Sin embargo, no se comercializan hilos preparados a base de copolímeros de la p-dioxanona. Por ejemplo, los copolímeros a base de glicolida y p-dioxanona, podrían combinar la excelente flexibilidad de la poli(p-dioxanona) con la rápida absorción del ácido poliglicólico.
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