Bạn đã bao giờ tự hỏi vật liệu nào được sử dụng để tạo ra chỉ khâu vết thương hoặc bộ phận cấy ghép giúp cơ thể bạn lành lại chưa? Một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng này là axit polyglycolic (PGA), một loại polymer có thể phân hủy sinh học có lịch sử hấp dẫn.
PGA là một loại polymer tổng hợp được làm từ axit glycolic, một chất tự nhiên có trong trái cây và rau quả. Nó được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1950 dưới dạng vật liệu khâu có thể phân hủy sinh học và từ đó nó đã trở thành một trong những loại polyme phân hủy sinh học được sử dụng rộng rãi nhất.
Điều gì khiến PGA trở nên đặc biệt? Hãy khám phá PGA cũng như các đặc tính và ứng dụng hấp dẫn của nó trong bài viết này ngay bây giờ!
1. Polyglycolic acid là gì?
1.1. Vai trò của polyglycolic acid?
Hình 1. PGA bảo đảm tính bền vững trong sản phẩm tiêu dùng
PGA là một vật liệu thực sự đáng chú ý với tiềm năng cách mạng hóa ngành y tế. Nó mạnh mẽ, linh hoạt, có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học. PGA đã được sử dụng để cải thiện cuộc sống của hàng triệu người trên thế giới.
Tuyên bố này được hỗ trợ bởi một báo cáo từ Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia, trong đó tuyên bố rằng PGA được sử dụng trong các thủ tục y tế khác nhau, bao gồm phẫu thuật tổng quát, phẫu thuật tim mạch, phẫu thuật chỉnh hình và phẫu thuật phụ khoa. Báo cáo cũng tiết lộ rằng PGA được sử dụng trong hơn 50 triệu thủ tục y tế mỗi năm.
1.2. Polyglycolic acid được sản xuất như thế nào?
Để tạo ra axit polyglycolic (PGA), chúng ta chỉ cần axit glycolic, một axit alpha-hydroxy (AHA) tự nhiên có trong trái cây và rau quả.
Axit glycolic trước tiên được hòa tan trong dung môi, chẳng hạn như dioxane hoặc methylene chloride. Sau đó, chất xúc tác, chẳng hạn như thiếc, kẽm được thêm vào dung dịch. Dung dịch này sau đó được đun nóng đến nhiệt độ 110-130 độ C, tạo phản ứng trùng hợp. Phản ứng trùng hợp diễn ra trong vài giờ cho đến khi đạt được độ dài mong muốn của chuỗi phân tử PGA.
Sau khi phản ứng trùng hợp hoàn tất, polyme PGA được kết tủa khỏi dung dịch bằng cách thêm nước hoặc dung môi khác. Polyme PGA sau đó được lọc và sấy khô. Sau đó, nó có thể được xử lý thành nhiều dạng, chẳng hạn như sợi, màng và bọt. PGA cũng có thể được trộn với các polyme khác để tạo ra vật liệu mới có đặc tính được cải thiện.
1.3. Đặc tính của polyglycolic acid
Hình 2. Polyglycolic acid (PGA) là vật liệu đa dạng và bền vững theo thời gian
Axit polyglycolic có thể phân hủy sinh học không? Có. Khả năng phân hủy sinh học là một trong những đặc tính quan trọng nhất của PGA, khiến nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Dưới đây là một số thuộc tính chính của PGA:
- Độ bền: PGA có độ bền kéo tương đương với nylon. Điều này khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng y tế trong đó vật liệu cần chịu tải trọng đáng kể, chẳng hạn như chỉ khâu và tấm xương.
- Tính linh hoạt: PGA cũng là một loại polymer dẻo, dễ gia công thành sợi, màng và bọt. Các chuyên gia y tế cũng sử dụng PGA để phù hợp với giải phẫu, chẳng hạn như lưới phẫu thuật và giàn giáo kỹ thuật mô.
- Khả năng phân hủy sinh học: PGA có thể bị cơ thể phân hủy theo thời gian. Hàng triệu thiết bị cấy ghép PGA được sử dụng mỗi năm để cung cấp thuốc và phương pháp điều trị.
- Khả năng tương thích sinh học: PGA là một loại polymer tương thích sinh học, nghĩa là nó không gây độc hại hoặc phản ứng miễn dịch cho cơ thể người. Điều này làm cho nó trở nên an toàn để sử dụng trong các ứng dụng y tế.
Ngoài những đặc tính này, PGA còn có một số đặc tính khác khiến nó trở thành vật liệu có giá trị cho nhiều ứng dụng, chẳng hạn như độ trong suốt, tính không độc hại và nhiệt độ nóng chảy thấp
1.4. So sánh nhựa PGA với các phân loại nhựa khác
Dưới đây là bảng so sánh một số đặc tính của PGA với một số loại nhựa thông thường khác
Đặc tính
|
PGA |
Polyethylene (PE) |
Polypropylene (PP) |
Polyvinyl chloride (PVC) |
Sức căng
|
50-100 MPa |
10-20 MPa |
30-40 MPa |
30-50 MPa |
| Độ dẻo |
Cao |
Trung bình |
Cao |
Trung bình |
| Phân hủy sinh học |
Có |
Không |
Không |
Không |
| Tương thích sinh học |
Có |
Không |
Không |
Không |
| Tính bền vững |
Có |
Không |
Không |
Không |
2. Polyglycolic acid dùng để làm gì?
2.1. Trong y tế
Hình 3. PGA được sử dụng để phát triển các thiết bị y tế mới và tân tiến
- Chỉ khâu: Chỉ khâu PGA thường được sử dụng để khâu các vết thương lại với nhau. Chúng bền và linh hoạt, nhưng sẽ tan biến theo thời gian, loại bỏ nhu cầu phẫu thuật lần thứ hai để loại bỏ chúng.
- Cấy ghép: Cấy ghép PGA có thể được sử dụng để cung cấp thuốc, bao gồm thuốc kháng sinh, thuốc giảm đau và các yếu tố tăng trưởng. Các cấy ghép này có thể phân hủy sinh học, vì vậy chúng không cần phải được loại bỏ sau khi thuốc đã được cung cấp.
- Giàn giáo kỹ thuật mô: Giàn giáo kỹ thuật mô PGA giúp phát triển các mô và cơ quan mới. Chúng có thể phân hủy sinh học, vì vậy cơ thể cuối cùng sẽ thay thế chúng bằng các mô của chính mình.
2.2. Trong công nghiệp
- Vật liệu đóng gói: PGA có thể được sử dụng để sản xuất vật liệu đóng gói có thể phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường.
- Túi có thể phân hủy: PGA có thể được sử dụng để làm túi có thể phân hủy, có thể được phân hủy và ủ phân cùng với thức ăn thừa và các vật liệu hữu cơ khác.
- Thiết bị y tế: PGA có thể được sử dụng để phát triển nhiều thiết bị y tế, chẳng hạn như lưới phẫu thuật và ống đỡ động mạch.
3. Tương lai của nhựa PGA
3.1. Các ứng dụng đầy hứa hẹn của PGA
Hình 4. Thị trường PGA đang tăng trưởng mạnh ở nhiều ngành
Axit polyglycolic (PGA) là một loại polymer có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học, đang nhanh chóng thu hút được sự quan tâm trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm y học, năng lượng và xử lý môi trường. PGA đặc biệt phù hợp cho in 3D vì nó có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị y tế, bộ phận cấy ghép và các sản phẩm khác được cá nhân hóa và tùy chỉnh phù hợp với nhu cầu của từng bệnh nhân.
Trong lĩnh vực y tế, PGA đã được sử dụng để tạo ra nhiều loại sản phẩm, đặc biệt là các mô cấy. Mô cấy dựa trên PGA có thể được thiết kế để phân hủy ở mức độ được kiểm soát, cho phép các mô của cơ thể tự chữa lành và tái tạo. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang phát triển những cách mới để sử dụng PGA để tạo ra các bộ phận cấy ghép in 3D cho bệnh nhân bị chấn thương ở mặt. Những bộ cấy ghép này có thể được tùy chỉnh để phù hợp với cấu trúc khuôn mặt của bệnh nhân và có thể giúp khôi phục lại diện mạo cũng như chức năng của họ.
PGA cũng đang được khám phá cho các thiết bị lưu trữ năng lượng mới, chẳng hạn như pin và siêu tụ điện. Các thiết bị lưu trữ năng lượng dựa trên PGA có thể thân thiện với môi trường hơn và có tuổi thọ dài hơn các thiết bị truyền thống. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang phát triển các phương pháp mới sử dụng PGA để tạo ra vật liệu nano cho pin và siêu tụ điện. Những vật liệu nano này có thể được sử dụng để phát triển các thiết bị lưu trữ năng lượng bền bỉ và hiệu quả hơn.
Cuối cùng, PGA cũng đang được nghiên cứu để sử dụng trong các công nghệ xử lý môi trường mới, chẳng hạn như lọc nước và cải tạo đất. PGA có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước và đất, làm cho chúng sạch hơn và an toàn hơn. Các nhà nghiên cứu đang phát triển những cách mới để sử dụng PGA để tạo ra các bộ lọc sinh học có thể loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước. Những bộ lọc sinh học này có thể được sử dụng để làm sạch các nguồn nước bị ô nhiễm và đảm bảo an toàn cho việc uống và tưới tiêu.
Khi nghiên cứu về PGA tiếp tục, chúng ta có thể mong đợi được thấy những ứng dụng sáng tạo và bền vững hơn nữa cho vật liệu này trong tương lai.
3.2. Cơ hội và thách thức cho nhựa PGA
Một trong những thách thức chính đối với PGA là chi phí của nó. PGA là một vật liệu tương đối đắt đỏ để sản xuất. Điều này là do quy trình phức tạp liên quan đến sản xuất PGA và chi phí nguyên liệu thô cao. Tuy nhiên, chi phí của PGA dự kiến sẽ giảm khi công nghệ sản xuất PGA được cải thiện.
Một thách thức khác đối với PGA là tốc độ phân hủy của nó. Tốc độ phân hủy của PGA có thể không thể đoán trước được, điều này khiến việc thiết kế các thiết bị và bộ phận cấy ghép sẽ phân hủy ở tốc độ mong muốn trở nên khó khăn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang phát triển những phương pháp mới để kiểm soát tốc độ phân hủy của PGA, chẳng hạn như sử dụng các chất phụ gia khác nhau.
4. Lời kết
Axit polyglycolic (PGA) là một vật liệu đầy hứa hẹn với nhiều ứng dụng tiềm năng. Nó có khả năng phân hủy sinh học, tương thích sinh học và linh hoạt. Tuy nhiên, cũng có một số thách thức cần được giải quyết để phát huy hết tiềm năng của nó, chẳng hạn như chi phí cao và tốc độ phân hủy khó xác định.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về PGA hoặc nhựa nói chung, hãy truy cập thư viện Europlas của chúng tôi. Đó là một kho tàng thông tin, từ các bài viết và bài đăng trên blog đến video và bản giới thiệu sản phẩm. Bạn cũng sẽ tìm thấy một đội ngũ chuyên gia luôn sẵn lòng trả lời các câu hỏi của bạn và giúp bạn tìm được sản phẩm PGA phù hợp với nhu cầu của mình.