ポリグリコリド
ポリグリコリド
ポリグリコリド
ポリグリコリド
名前
IUPAC名
ポリ[オキシ(1-オキソ-1,2-エタンジイル)]
識別子
3Dモデル（JSmol）
ケムスパイダー
  • なし
ECHA 情報カード100.249.865
ユニイ
  • *C(=O)CO*
プロパティ
（C 2 H 2 O 2）n
モル質量(58.04)n
密度25℃で 1.530 g/cm 3
融点225～230℃（437～446°F、498～503K）
沸点分解する
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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ポリグリコリドまたはポリグリコール酸（PGA ）は、ポリグリコール酸とも綴られ、生分解性の熱可塑性ポリマーであり、最も単純な線状脂肪族ポリエステルです。グリコール酸から重縮合または開環重合によって製造できます。PGAは1954年以来、強靭な繊維形成ポリマーとして知られています。しかし、加水分解に対して不安定であるため、その用途はゆっくりと発展しました。[ 1 ]ポリグリコリドとそのコポリマー（乳酸とのポリ（乳酸-コ-グリコール酸）、ε-カプロラクトンとのポリ（グリコリド-コ-カプロラクトン） 、トリメチレンカーボネートとのポリ（グリコリド-コ-トリメチレンカーボネート）は、吸収性縫合糸の合成材料として広く使用されており、生物医学分野で評価されています。[ 2 ]

物理的特性

ポリグリコリドのガラス転移温度は35～40℃、融点は225～230℃である。また、PGAは結晶化度が高く、約45～55%であるため、水に不溶である。[ 2 ]高分子量体は一般的な有機溶媒（アセトン、ジクロロメタンなど）に不溶であるが、低分子量オリゴマーはより溶解しやすい。ポリグリコリドは、ヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）やヘキサフルオロアセトンセスキ水和物などの高度にフッ素化された溶媒に可溶であり、溶融紡糸やフィルム製造用の高分子量ポリマー溶液を調製するために使用することができる。PGA繊維は高い強度と弾性率（7GPa）を示し、特に硬い。[ 2 ]

合成

ポリグリコリドは、さまざまな材料からいくつかのプロセスを経て得られます。

グリコール酸の重縮合は PGA を調製するための最も簡単なプロセスですが、低分子量の生成物が生成されるため、最も効率的ではありません。

高分子量ポリマーの最も一般的な合成法は、グリコール酸のビスラクトン環状二量体であるグリコリドの開環重合である。グリコリドは熱分解によって製造し、蒸留によってジエステルを回収することができる。グリコリドの開環重合は、三酸化アンチモンや三ハロゲン化アンチモンなどのアンチモン化合物、亜鉛化合物（乳酸亜鉛） 、オクタン酸スズ（2-エチルヘキサノ酸スズ(II)）やスズアルコキシドなどのスズ化合物など、多様な触媒を用いて触媒することができる。オクタン酸スズは、 FDAによって食品安定剤として承認されているため、最も一般的に使用される開始剤である。他の触媒の使用も開示されており、その中にはアルミニウムイソプロポキシド、カルシウムアセチルアセトネート、およびいくつかのランタニドアルコキシド（例：イットリウムイソプロポキシド）がある。[ 3 ] [ 4 ]

グリコリドの開環重合によるポリグリコリドの生成

もう一つの方法は、一般式X-—CH 2 COO − M + （Mはナトリウムなどの一価金属、Xは塩素などのハロゲン）で表されるハロゲン酢酸塩の熱誘起固体重縮合であり、その結果、ポリグリコリドと塩の小さな結晶が生成される。重縮合は、クロロ酢酸ナトリウムなどのハロゲン酢酸塩を160～180℃の温度で加熱し、反応容器に窒素を連続的に流通させることによって行われる。反応中、ポリグリコリドはポリマーマトリックス内に沈殿する塩化ナトリウムとともに生成される。塩は、反応生成物を水で洗浄することによって容易に除去できる。[ 5 ]

PGA は、ホルムアルデヒドやパラホルムアルデヒド、トリオキサンなどの関連化合物のカルボニル化（一酸化炭素との反応）によっても得ることができます。

劣化

加水分解は2段階で進行し、ポリマーはモノマーであるグリコール酸に戻ります。まず、水がポリマーマトリックスの非晶質（非結晶質）領域に浸透し、エステル結合を切断します。次に、非晶質領域が侵食された後に第2段階が始まり、ポリマーの結晶質部分が加水分解を受けやすくなります。結晶質領域が崩壊すると、ポリマー鎖が溶解します。

生理学的条件にさらされると、ポリグリコリドはランダム加水分解によって分解され、また、特定の酵素、特にエステラーゼ活性を持つ酵素によっても分解されるようです。分解生成物であるグリコール酸は無毒ですが、エチレングリコールと同様にシュウ酸に代謝され、危険な状態となる可能性があります。グリコール酸の一部は尿中に排泄されます。[ 6 ]

ポリグリコリド製の縫合糸を用いた研究では、この材料は2週間で強度が半減し、4週間で100%失われることが示されています。このポリマーは4～6ヶ月で生体内に完全に吸収されます。[ 2 ]生体内での分解は生体外よりも速く、この現象は細胞酵素の活性によるものと考えられています。[ 7 ]

用途

ポリグリコール酸製の縫合糸。これらの縫合糸は吸収性があり、時間の経過とともに体内で分解されます。

PGAは1954年から知られていましたが、他の合成ポリマーと比較して加水分解に弱いため、ほとんど使用されていませんでした。しかし、1962年にこのポリマーは、アメリカン・シアナミド社の子会社であるデイビス・アンド・ゲック社によってデキソン[ 1 ]という商標で販売された最初の合成吸収性縫合糸の開発に使用されました。ポリカプロラクトンとステアリン酸カルシウムでコーティングされたPGAは、現在ではアスクリルというブランド名で販売されています。

PGA縫合糸は、合成吸収性編組マルチフィラメントに分類されます。N-ラウリンとL-リジンでコーティングされており、糸が非常に滑らかで柔らかく、結び目が安全に作れます。また、ステアリン酸マグネシウムでコーティングされ、最後にエチレンオキシドガスで滅菌されます。体内で加水分解によって自然に分解され、水溶性モノマーとして吸収されます。吸収は60～90日で完了します。高齢者、貧血、栄養失調の患者では、縫合糸の吸収が早くなる可能性があります。色は紫または無染色で、USP 6-0（1メートル法）からUSP 2（5メートル法）までのサイズで販売されています。初期引張強度が高く、組織をスムーズに通過し、取り扱いが簡単で、優れた結びやすさと、しっかりとした結び目ができるという利点があります。皮下縫合、皮内閉鎖、腹部および胸部手術 によく使用されます。

PGAは生分解性縫合材として伝統的に利用されてきたことから、他の生物医学分野でも評価されてきました。吻合リング、ピン、ロッド、プレート、スクリューなど、インプラント医療機器はPGAを用いて製造されてきました。[ 2 ]また、組織工学や制御薬物送達への応用も検討されています。ポリグリコリドを用いた組織工学用スキャフォールドは様々な手法で製造されてきましたが、一般的にはその多くが不織布フェルトの形態で繊維技術によって製造されています。

呉羽化学工業は、食品包装用途向けに高分子量ポリグリコリドを「Kuredux」という商標で商品化している。[ 8 ]生産拠点はウェストバージニア州ベルで、年間4000トンの生産能力を予定している。[ 9 ]バリア材としての特性は、高い結晶化度に由来し、これが低透過性を実現する曲がりくねった経路機構の基盤となっている。高分子量版は、ポリエチレンテレフタレート層間の中間層として使用され、炭酸飲料や空気に長時間さらされると鮮度が落ちる食品などの生鮮食品のバリア性を向上させることが期待されている。このポリグリコリド中間層技術により、望ましいバリア性を維持しながら薄型のプラスチックボトルも実現可能となる。低分子量版（約600 amu）は、ケマーズ社（旧デュポン社）から入手可能であり、石油・ガス用途に有用であるとされている。[ 10 ]

参考文献

  1. ^ a b Gilding, DK; AM Reed (1979年12月). 「外科手術用生分解性ポリマー - ポリグリコール酸/ポリ乳酸ホモポリマーおよびコポリマー：1」.ポリマー. 20 (12): 1459– 1464. doi : 10.1016/0032-3861(79)90009-0 .
  2. ^ a b c d e Middleton, J.; A. Tipton (1998年3月). 「医療機器としての合成生分解性ポリマー」 . Medical Plastics and Biomaterials Magazine . 2007年3月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年7月4日閲覧。
  3. ^ Bero, Maciej; Piotr Dobrzynski; Janusz Kasperczyk (1999年6月18日). 「カルシウムアセチルアセトネートのグリコリド重合およびグリコリドとε-カプロラクトンおよびL-ラクチドとの共重合への応用」. Macromolecules . 32 (14). ACS: 4735– 4737. Bibcode : 1999MaMol..32.4735D . doi : 10.1021/ma981969z .
  4. ^ Stridsberg, Kajsa M.; Maria Ryner; Ann-Christine Albertsson (2002).制御された開環重合：設計された高分子構造を持つポリマー. 高分子科学の進歩. 第157巻. Springer . pp.  41– 65. doi : 10.1007/3-540-45734-8_2 . ISBN 978-3-540-42249-5。
  5. ^ Epple, Matthias; Epple, Matthias (1999). 「固体重縮合反応によって調製されたポリグリコリドの詳細な特性評価」. Macromolecular Chemistry and Physics . 200 (10). Wiley: 2221– 2229. doi : 10.1002/(SICI)1521-3935(19991001)200:10<2221::AID-MACP2221>3.0.CO;2-Q .
  6. ^ Gunatillake, Pathiraja A.; Raju Adhikari (2003). 「組織工学のための生分解性合成ポリマー」(PDF) . European Cells and Materials . 5 : 1– 16. doi : 10.22203/eCM.v005a01 . PMID 14562275. 2017年7月13日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2015年2月8日閲覧. 
  7. ^ティベリウ、ニシャ (2011 年 3 月)。「口腔顎顔面手術における吸収性材料の生物学的分析の概念」。Revista de chirurgie oro-maxilo-facială řiimplantologie (ルーマニア語)。2 (1): 33–38 . ISSN 2069-3850。 ２３．2012 年 6 月 6 日に取得。 （ウェブページには翻訳ボタンがあります）
  8. ^ Kuredux®ポリグリコール酸（PGA）樹脂Archived 2020-12-09 at the Wayback Machine www.kureha.com、2021年12月4日アクセス
  9. ^ 「クレハ株式会社 ポリグリコール酸工場」 2020年12月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年3月6日閲覧。
  10. ^ 「DuPont_Polyglycolic_Acid_Sheet.pdf」（PDF） .オリジナル（PDF）から2011年5月11日にアーカイブ。 2011年2月18日閲覧。
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