Полікапролактон (PCL). Monofilament запустив виробництво мононитки PCL для 3Д друку

В даний час спостерігається зростаючий інтерес до виробництва біосумісних пластиків для створення імплантатів пролонгованої дії за допомогою адитивних технологій. Розміри імплантатів завжди різні для різних людських судин або кісток і вимагають нестандартної конструкції. З цієї причини, традиційним методам обробки, таким як лиття або лиття під тиском важко конкурувати з адитивними технологіями через їхню велику тривалість виробничих циклів і високу вартість оснастки при литті для розробки продукту.

Мал. 1. Імплантати з полікапролактона

Було визначено ряд матеріалів, які мають здатність до біосумісності, такі як полімолочна кислота, полівініловий спирт і полікапролактон (PCL, Поліморфус), але при цьому мають різні властивості і поведінку. Останній з них, PCL є напівкристалічним і гідрофобним біополімером, який перешкоджає випадковому гідролітичному розщепленню ланцюга ефірних груп і, як наслідок, деградує протягом відносно тривалого періоду в порівнянні з іншими саморозсмотувальними полімерами. Це являє собою великий інтерес для 3D друку біосумісних елементів і виробів з тривалим терміном застосування, особливо, там де потрібно структурна підтримка протягом багатьох тижнів.

PCL розкладається також у фізіологічних умовах в певні терміни (що залежить від молекулярного ваги PCL) на безпечні для людського організму компоненти, що і стало основною причиною застосування його в якості біоматеріалу для імплантів. PCL використовують як шовний і імплантований біоматеріал, як оболонка капсул лікарських препаратів, а в косметології & ndash; в якості наповнювача для локальних ін'єкцій.

PCL також знайшов широке застосування при виготовленні предметів одягу та взуття, різних макетів і харчових контейнерів оскільки цей матеріал має гарну еластичність і високу міцність. При використанні в моделюванні він з легкістю приймає бажану форму, і з нього можна ліпити як з пластиліну. PCL часто використовують в якості матеріалу для виготовлення виробів, довільного кріплення або інших деталей. Але він не придатний для створення функціональних механічних моделей.

Полікапролактон є якісний біосумісний і біорозкладаний поліефірний пластик, який отримують з нафтохімічної сировини. Має низьку температуру плавлення 59-64 ⁰С.

Мал. 2. Структурна формула PCL Розм'якшується в теплій воді, після чого ставати прозорим і пластичним.

Мал. 3. Гранула полікапролактона і розм'якшений її вид в теплій воді

Біодеградабельність цього пластику полягає в тому, що то під впливом факторів навколишнього середовища (ультрафіолетового випромінювання, впливу мікроорганізмів, впливу високих температур і радіаційного випромінювання) матеріал при повному розкладанні перетворюється на вуглекислий газ і воду, при частковому & ndash; призводить до утворення метану, вуглеводнів, вуглеводів або неорганічних сумішей, а також проміжні продукти обміну речовин в живих клітинах.

Рекомендовані температури FDM друку для платформи складають 35-40 °С, для екструдера - 130-135 °С (але це ще залежить і від марки PCL, яка може мати різну молекулярну вагу і в'язкість). При друку обов'язково використовувати обдув, інакше шари не встигають охолождуватися і модель" розпливаеться". Використання високих температур екструдера може привести до деструкції і втрати властивостей полімеру.

Мал. 4. Фото PCL нитки і надрукований з неї імплантат меніска