基本信息
中文名稱：聚乙交酯 CAS 登錄號：26009-03-0 套用說明： 聚乙交酯（PGA），又名聚羥基乙酸，是一種高結晶，可生物降解的脂肪族聚合物，降解速度快，主要用於手術縫合線等領域。 外觀：黃色或淺褐色顆粒 特性粘度 ( ± 10%) ：0.2-2.0 dL/g 玻璃化溫度：35-40℃ 熔點：220-240℃ 殘留單體：<1% 殘留溶劑：<0.05% 重金屬：<10 ppm 錫（催化劑）：<200 ppm 密度：1.3 g/cm 硫酸鹽灰分：<0.05%
聚乙醇酸
首字母縮寫,商品名 PGA, Dexon (Davis and Geck)
種類 聚(α-羥基 酯)
結構
主要套用 縫合線, 藥物傳送載體, 和 用於細胞培養、移植的支架，器官的再生
重要特性 良好的生物相容性;生物降解主要是通過簡單的水解;生物再吸收性; 良好的加工性; 廣泛的降解率，物理，機械，和其他屬性可以由PGA的各種分子量及其共聚物實現.
製備技巧 實際有用的高分子量的PGA可以使用有機金屬化合物或路易斯酸作為催化劑，乙醇作為分子量和反應速率控制劑在高溫和低壓力的條件下，通過使乙交脂的陽離子開環聚合合成。
| 特性 | 單位 | 條件 | 數值 | 文獻 |
| 結晶度 X | % | Dexon縫合線 | 46-52 | (1) |
| 密度 ρ | gNaN | 典型範圍 | 1.5-1.64 | (2) |
| 完全無定型 | 1.450 | (3) | ||
| 1.5 | (4) | |||
| 完全結晶 | 1.69 | (5,6) | ||
| 1.707 | (4) | |||
| 融化焓值 Δ H | KJ.mol | 8.1 | (7)* | |
| 11.1 | (8) | |||
| 融化熵 ΔS | KJ.K.mol | 0.022 | (9) |
*數據計算來自 X(0.52)= ΔH(72.3J.g)/ ΔH (100% crystalline)
單位細胞尺寸
| 框架 | 空格 | 單體/每單位晶胞 | 晶胞尺寸維度(Å) | 組裝密度 | 鏈構象 N*P/Q | 文獻 | |
| a | b | c(纖維軸) | |||||
| 正交晶的，斜方晶的 | P 222 | 4 | 6.36 | 5.13 | 7.04 | - | 3*2/1 | （5） |
| Pcmm | 4 | 5.22 | 6.19 | 7.02 | 0.81 | 3*2/1 | （5） |
| - | 2 | - | - | 7 | - | - | （6） |
晶胞角度α=β=γ=90°.
| 特性 | 單位 | 條件 | 數值 | 文獻 |
| 折射率 | - | 高取向度纖維 | n=1.556 | （6） |
| n=1.466 | ||||
| 單晶體 | α=1.46 | |||
| β=1.50 | ||||
| γ=1.66 | ||||
| 玻璃化轉變溫度Tg | K | Mw> 20,000 Mw =50,000 | 318 309 | （7） （1） |
| 熔點T | K | Mw> 20,000 Mw=50,000 Mw =50,000 - | 495 483 503 500-503 506 | (7) (10) (1) (4) (5) |
| 熱容Cp | JKmol | 結晶PGA 在溫度範圍0-318 K | - | (3)* |
| T=273.15 | 115.0 | (3) | ||
| T=298.15 | 121.4 | (3) | ||
| T=318.0(Tg) | 126.5 | (3) | ||
| 熔體PGA T= 318. 0-550.0 K | 226.5-243.4 | (3) | ||
| 溶劑 | 在高溫的乙交脂 | (12) | ||
| 室溫的六氟異丙醇 | (13) | |||
| 苯酚/三氯苯酚190℃ | (12, 14) | |||
| 特性粘度 | dl.g | 在六氟異丙醇 | 0.5-1.6 | (2) |
| 苯酚/三氯苯酚30℃ | 0.35 | (14) | ||
| 吸水率 | % | 250μm 在0.2 M pH= 7 磷酸緩衝溶液 | 28 | (1) |
| 表光滲透參數 K | mNs | 預濕非紡織盤 | 4.29×10 | (15) |
| 降解速率 | - | 體外，試管內 體外，試管內 | - | (13, 15—17) |
| - | (2, 17) | |||
| 分解溫度 | K | Mw=50000，結晶度0.52 熱掃描速率20℃/min,氮氛 | 527 | （10） |
| 磁G因素 | 在Co放射下25℃斷鏈的因素約等於交聯的因素 | (14) | ||
| 拉伸強度 | MPa | Dexon (PGA附加絲) Gauge 0 Gauge 1 | ||
| 339 | (18) | |||
| 394 | ||||
| 韌性 | MPa | 熔紡纖維直徑 =15-25μm | 690-1380 | (2) |
| Dexon 縫合線 | 6050 | (16) | ||
| 拉結強度 | MPa | Size3/0縫合線 | 343 | （2） |
| 直拉強度 | MPa | Size3/0縫合線 | 536 | （2） |
| 結/直強度 | % | 熔紡纖維直徑 =15-25μm | 50-80 | （2） |
| 斷裂伸長率 | % | 熔紡纖維直徑 =15-25μm | 15-35 | （2） |
| 側限抗壓模量 | MPa | 預濕非紡織盤 | 2.86×10 | (15) |
| 總彈性模量 | MPa | 預濕非紡織盤 | 1.22×10 | (15) |
*數據文獻（3）中涉及（CH-COO-CH-COO）.
參考文獻
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聚乙交酯 或聚乙醇酸 ( PGA) 是一種生物可降解性的, 熱塑性的聚合物而且是最簡單的線性脂肪族聚酯。它從乙醇酸通過縮聚或開環聚合製備。PGA自從1954年以來作為一種堅韌的纖維聚酯為人所熟知。由於它的水解不穩定性，它的使用還限制在低級的範疇。 目前聚乙交酯和它的共聚物聚乙丙交酯和聚乙己內酯, 和聚 (乙交脂- co-三亞甲基碳酸酯) 正廣泛用於廣泛用於合成的可吸收縫線材料，在生物醫學領域具有極高價值。
物理性質
聚乙交酯 玻璃化轉變溫度 35-40℃且熔點在225-230℃範圍內。PGA也呈現出很高的結晶度, 大約有45-55%, 從而導致不溶於水 。該聚酯的溶解性有點獨特，就是它的高分子形態幾乎不溶於所有常見的有機溶劑 (丙酮 二氯甲烷, 氯仿, 乙酸乙酯, 四氫呋喃), 而低分子量的低聚物在它們的物理性質反面則有相當大的不同，更容易被溶解。然而，聚乙交酯溶解在高氟化溶劑如六氟異丙醇，氟丙酮基多巴，這些可用於製備高分子量聚合物熔融紡絲、薄膜製備的溶液。
PGA纖維具有高強度和高模量（7GPa）且特別堅硬。
合成
聚乙醇酸可以從不同的材料通過幾種不同的工藝途徑獲得：
1. 乙醇酸的縮聚反應;
2. 乙交酯的開環聚合;
3. 鹵代乙酸酯的固相縮聚
乙醇酸的縮聚是製備PGA的最簡單的工藝，但不是最有效的因為它產量是低分子量的產品。簡單步驟如下:乙醇酸在大氣壓下及大約175-185℃ 加熱至不再有水蒸出，隨後壓力降到150mmHg, 仍然保持溫度不變大約兩個小時，低分子量的PGA獲得。
最常見的合成用於生產高分子量的聚合物的工藝是乙交酯開環聚合,乙交酯可以通過減壓加熱低分子量的PGA獲得，通過蒸餾收集交酯。乙交脂的開環聚合可以用不同的催化劑催化，包括銻化合物如三氧化二銻或三鹵化銻, 鋅化合物(乳酸鋅) 和錫化合物像辛酸亞錫 或 醇錫。
自從獲得美國食品藥品監督管理局（FoodandDrugAdministration）的批准後，辛酸亞錫就成為了該反應使用最普遍的於引發劑。隨著對該反應的研究不斷深入，一系列可用於該反應的催化劑也逐漸被研究者們所發現，其中就包括了異丙醇鋁，乙醯丙酮鈣和其他幾種稀土醇鹽,(異丙醇釔).
開環聚合工藝簡述如下:在氮氛及195℃下，加入一定量的催化劑引發劑至單體，反應持續兩個小時，接著升高溫度至230℃持續約半個小時。凝固後收集到高分子量的聚合物。
另一種可以合成聚乙交酯的熱工藝是指鹵代乙酸鹽的固態縮聚。鹵代乙酸鹽是指通式為X-—CH2COO-M+的一系列乙酸鹽，其中M為部分一價金屬（如鈉），X為鹵素。鹵代乙酸鹽的固相縮聚產物為聚羥基乙酸和一系列體積較小的結晶鹽。其反應過程如下：在氮氣條件下加熱鹵代乙酸鹽至160-180°C，並維持該反應溫度直至反應終止。在反應過程中會有金屬鹵化物雜質在聚合物內生成，除去雜質可通過水洗產物完成。
PGA can also be obtained by reactingcarbon monoxide, formaldehyde or one of its related compounds like paraformaldehyde or trioxane,in presence of an acidic catalyst. In a carbon monoxide atmosphere an autoclave is loaded with the catalyst (chlorosulfonicacid), dichloromethane and trioxane, then it is chargedwith carbon monoxide until a specific pressure is reached; the reaction isstirred and allowed to proceed at a temperature of about 180°C for two hours.Upon completion the unreacted carbon monoxide is discharged and a mixture oflow and high MW polyglycolide is collected.
降解
聚乙交酯水解不穩定的特定是由於在其主鏈中酯鍵的存在。降解過程是一個侵蝕且似乎在聚合物轉化成它的單體乙醇酸的過程中存在兩個步驟:首先水先擴散到聚合物母體的非晶體區, 使酯鍵裂解;第二步在非晶區侵蝕後開始，聚合物的結晶區易水解而裂解。在結晶區域的聚合物鏈瓦解崩潰。當暴露在物理條件下，聚合物由自由水降解，這顯然也被一些特定的酶打破，尤其是一些具有酯活性的酶。降解產物乙醇酸是無毒的，它能進入三羧酸循環，之後變成水和二氧化碳排出，一部分乙醇酸也通過尿液排出。
研究表明用聚乙交酯製成的縫合線兩周后損失物質強度的一半，四周后損失百分之百。聚合物完全被機體組織吸收在四至六個月範圍內。降解速度在體內要快於體外，這一現象歸咎於細胞酶的活性。
用途
眾所周知自從1954年以來，與其他合成聚合物相比，由於其對水解的敏感性，PGA一直未有很大的用途。然而，在1962年，這一聚合物，被美國氨基氰公司的戴維斯和喬可第一次用來研究合成‘地克松‘可吸收縫合線，這就是今天所銷售的Surgicryl.
PGA縫合線定義為一種合成的可吸收的，編織性的多纖維。塗上N-甘油三月桂酸酯 和 L-賴氨酸, 使得縫合線極其光滑，柔軟和編織安全。它也可以塗上硬脂酸鎂最後用環氧乙烷消毒。它通常在身體中通過水解而降解，作為水溶性單體而吸收，完成大概要60至90天。早期，貧血和營養不良的病人可能吸收縫合線更快。它的顏色除了藍紫色就是不染色，It has the advantages of high initial tensile strength, smooth passage throughtissue, easy handling, excellent knotting ability, and secure knot tying. 它通常用於皮下縫合，皮內閉合，腹部和胸部的外科手術。PGA作為生物可降解縫合線材料的傳統角色已經使它的價值實現在其他的生物材料領域。PGA相關的植入式醫療設備已經產出，包括接合式回型環、針、桿、盤和螺絲釘 。它也被用來探索組織工程學或者藥物控制釋放。聚乙交酯製得的組織工程支架已經通過不同的方式得到，但是一般其中的大部分都是通過無網編織方式的紡織科技制的。日本的吳羽公司已經宣布了套用於食品包裝的套用kuredux商號的高分子量的聚乙交酯工業化.生產是在西維吉尼亞州的貝爾，根據化學科技報告預期能力達年產量4000噸。它作為防潮材料的屬性因其高結晶度，它的屬性作為屏障材料因其高的結晶度，為低滲透的曲折路徑機理的基礎上Itsattributes as a barrier material result from its high degree ofcrystallization, the basis for a tortuous path mechanism for low permeability.這是預期的，高的分子量的版本將使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯層之間的中間層，提供改進的保護屏障的易腐食品，包括碳酸飲料和食品，失去新鮮空氣的長時間接觸Itis anticipated that the high molecular weight version will have use as aninterlayer between layers of polyethylene terephthalate toprovide improved barrier protection for perishable foods, including carbonatedbeverages and foods that lose freshness on prolonged exposure to air.薄的塑膠瓶仍保持理想的阻隔性能，也可以通過該聚乙交酯夾層技術。一種低分子量（約600amu）的版本可以從杜邦公司聲稱在石油和天然氣的套用是有用的。Thinnerplastic bottles which still retain desirable barrier properties may also beenabled by this polyglycolide interlayer technology. Alow molecular weight version (approximately600 amu) is available from the DuPontCo. andis purported to be useful in oil and gas applications.
