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Kationische Polymerisation

Polylactide

Bei Polylactiden (PLA) handelt es sich um biologisch abbaubare Kunststoffe aus dem nachwachsenden Rohstoff Milchsäure. Obwohl optisch inaktive Milchsäure auch synthetisch hergestellt werden kann, wird sie heute kostengünstiger überwiegend fermentativ aus Rohglucose, Malz oder Molke gewonnen. Der optische Reinheitsgrad, also das Verhältnis zwischen den Spiegelbildern D(-)- und L(+)-Milchsäure, ist dabei von Art und Alter der verwendeten Lactobacillen sowie dem pH-Wert abhängig und kann beliebig gesteuert werden.

Per Polykondensationsreaktion kann aus Milchsäure direkt ein hochmolekulares, reines Polymer gewonnen werden. Für die industrielle Produktion ist allerdings das Lösemittel aufgrund der schwierigen Entsorgung problematisch.

Die Alternative zur Polykondensation ist die ionische Polymerisation. Statt der Milchsäure wird das cyclische Dimer, das Lactid, per Ringöffnungspolymerisation polymerisiert.

Abb.1
Ringöffnungspolymerisation von D,D-Lactid

Über die Mengenanteile an eingesetztem D,D-, L,L- oder D,L-Lactid lassen sich die kristallinen Materialeigenschaften des Polylactids produktgerecht gestalten: Der kristalline Charakter von reinem isotaktischen Poly-D- oder Poly-L-Lactid verringert sich zunehmend mit einem höheren Anteil des jeweils anderen Spiegelbildmonomers in der Kettenstruktur. Das syndiotaktische D,L-Polylactid aus reinem D,L-Lactid (Meso-Lactid) ist amorph.

Medizinische Verwendung

Das D/L-Verhältnis, die Kettenlänge und die verwendeten Copolymere bestimmen auch die Materialeigenschaften für den Einsatz als medizinische Implantate oder Träger von Wirkstoffen. Die biokompatiblen Charakteristiken des PLA-Werkstoffes können gezielt darauf abgestimmt werden, wie schnell z.B. ein Schraube, Platte oder Schiene während der Heilung eines Knochenbruchs vom Körper abgebaut wird (Copolymer: ε-Caprolacton). Eine zweite Operation zur Entfernung der orthopädisch-chirurgischen Hilfsmittel ist dann nicht mehr nötig.

Depotarzneimittel aus geschäumtem PLA oder in einer PLA-Hülle geben ihren Wirkstoff in einer von den Materialeigenschaften bestimmten Zeitspanne ab (Controlled Drug Delivery).

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