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| 名前 | |
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| IUPAC名
ポリ[オキシ(1-オキソ-1,2-エタンジイル)]
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.249.865 |
| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| 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 °C (437～446 °F; 498～503 K) |
| 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）の材料に関するものです。
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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。グリコール酸を原料として、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、当初はその使用は限られていました。[1]現在、ポリグリコリドとその共重合体（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℃で、融点は225～230℃と報告されている。また、PGAは結晶化度が高く、約45～55%であるため、水に不溶性である。[2]このポリエステルの溶解性はやや特殊で、高分子量形態はほとんどすべての一般的な有機溶媒（アセトン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン）に不溶であるのに対し、低分子量オリゴマーは物理的特性が十分に異なるため、より溶解しやすい。しかし、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は溶けるため、溶融紡糸やフィルム製造用の高MWポリマーの溶液を調製するために使用できる。[3] PGA繊維は高い強度と弾性率（7GPa ）を示し、特に硬いです。[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異なるプロセスを経て得られます。
グリコール酸の重縮合はPGAを製造するための最も単純なプロセスですが、低分子量の生成物を生成するため、最も効率的ではありません。簡単に手順を説明すると、グリコール酸を大気圧で加熱し、水の蒸留が止まるまで約175～185℃の温度を維持します。その後、圧力を150mmHgまで下げ、温度を約2時間維持すると、低分子量ポリグリコリドが得られます。[4]
高分子量のポリマーを製造するために使用される最も一般的な合成法は、グリコール酸の環状ジエステルである「グリコリド」の開環重合である。グリコリドは、低分子量PGAを減圧下で加熱し、蒸留によってジエステルを収集することによって調製できる。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）、およびオクタン酸スズ（2-エチルヘキサン酸スズ（II））やスズアルコキシドなどのスズ化合物を含むさまざまな触媒を使用し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。[4] [5] [6]開環重合の手順を簡単に説明すると、窒素雰囲気下、195℃の温度でグリコリドに触媒量の開始剤を加える。反応を約2時間進行させた後、温度を230℃に上げて約30分間加熱する。固化後、得られた高分子量ポリマーを回収する。[4]
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）のハロゲン酢酸塩の熱誘起固体重縮合であり、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通す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形成される。塩は、反応生成物を水で洗浄することによって簡単に除去できる。[7]
PGA は、酸性触媒の存在下で、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、またはその関連化合物（パラホルムアルデヒドやトリオキサンなど）を反応させることによっても得られます。一酸化炭素雰囲気下で、オートクレーブに触媒（クロロスルホン酸）、ジクロロメタン、トリオキサンを入れ、特定の圧力に達するまで一酸化炭素を充填します。反応は撹拌され、約 180 °C の温度で 2 時間進行します。反応が完了すると、未反応の一酸化炭素が排出され、低分子量および高分子量ポリグリコリドの混合物が収集されます。[8]
劣化
ポリグリコリドは、主鎖にエステル結合が存在するため、加水分解に対して不安定であるという特徴があります。分解プロセスは侵食性であり、ポリマーがモノマーのグリコール酸に戻る 2 段階で起こるようです。最初に水がポリマー マトリックスの非晶質 (非結晶質) 領域に拡散し、エステル結合を切断します。2 番目の段階は、非晶質領域が侵食された後に始まり、ポリマーの結晶部分が加水分解の影響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、危険になる可能性があります。グリコール酸の一部は尿によって排泄されます。[9]
ポリグリコリド製の縫合糸を使用した研究では、この材料は2週間後に強度が半分になり、4週間後には100%失われることが示されています。ポリマーは4〜6か月の期間で生物に完全に吸収されます。[2]分解は生体内よりも生体外の方が速く、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。[10]
用途
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敏感であるため、あまり使用されていませんでした。しかし、1962 年にこのポリマーを使用して、American Cyanamid Corporation の子会社であるDavis & GeckがDexon [1]という商標で販売した最初の合成吸収性縫合糸が開発されました。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後、Assucryl というブランド名で販売されています。
PGA 縫合糸は、合成の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いるため、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、60 日から 90 日で完了します。高齢者、貧血、栄養失調の患者は、縫合糸をより早く吸収す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) 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、結び目が作りやすく、結び目がしっかりできるという利点があります。皮下縫合、皮内縫合、腹部および胸部手術によく使用されます。
PGAは生分解性縫合材料として伝統的に使用されてきましたが、このため他の生物医学分野でも評価されるようになりました。PGAを使用して、吻合リング、ピン、ロッド、プレート、ネジなどのインプラント医療機器が製造されてきました。 [2]また、組織工学や制御薬物送達にも利用されてきました。ポリグリコリドを使用した組織工学用スキャフォールドはさまざまな方法で製造されてきましたが、一般的にそのほとんどは不織布フェルトの形で繊維技術によって得られています。
呉羽化学工業は、食品包装用途の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。[11]生産はウェストバージニア州ベルで行われ、年間 4,000 トンの生産能力が予定されている。[12]バリア材としてのその特性は、その高い結晶化度に起因しており、これが低透過性の曲がりくねった経路メカニズムの基礎となっている。高分子量バージョンは、ポリエチレンテレフタレートの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保護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、望ましいバリア特性を維持しながらより薄いプラスチックボトルも可能になる可能性がある。低分子量バージョン (約 600 amu) は、ケマーズ カンパニー(旧デュポンの一部門) から入手可能であり、石油およびガス用途に有用であるとされている。[13]
参考文献
- ^ ab Gilding, DK; AM Reed (1979年12月). 「外科手術に使用する生分解性ポリマー - 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.
- ^ abcde 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。
- ^ シュミット、E.：「溶液中のポリグリコール酸」、米国特許 3 737 440、1973
- ^ abc Lowe, CE：「高分子量ポリヒドロキシ酢酸エステルの製造」、US Pat 2 668 162、1954
- ^ Bero, Maciej; Piotr Dobrzynski; Janusz Kasperczyk (1999 年 6 月 18 日). 「グリコリドの重合およびグリコリドと ε-カプロラクトンおよび L-ラクチドの共重合へのアセチルアセトン酸カルシウムの応用」. Macromolecules . 32 (14). ACS: 4735–4737. Bibcode :1999MaMol..32.4735D. doi :10.1021/ma981969z.
- ^ 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。
- ^ Epple, Matthias; Epple, Matthias (1999). 「固体重縮合反応により調製されたポリグリコリドの詳細な特性」.高分子化学および物理学. 200 (10). Wiley: 2221–2229. doi :10.1002/(SICI)1521-3935(19991001)200:10<2221::AID-MACP2221>3.0.CO;2-Q.
- ^ 増田ら：「生分解性プラスチック組成物」、米国特許 5 227 415、1993
- ^ 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. 2017-07-13 にオリジナルからアーカイブ(PDF) . 2015-02-08に取得。
- ^ Tiberiu Niță (2011年3月). 「口腔顎顔面外科手術における吸収性材料の生物学的分析の概念」Rev. chir. oro-maxilo-fac. plantol. (ルーマニア語). 2 (1): 33–38. ISSN 2069-3850. 23 . 2012年6月6日閲覧。[永久リンク切れ ] (ウェブページには翻訳ボタンがあります)
- ^ 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
- ^ “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。
- ^ 「DuPont_Polyglycolic_Acid_Sheet.pdf」（PDF） 。 2011年5月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2011年2月18日閲覧。