67
Savremene tehnologije
POLI(LAKTID): DOSTIGNUĆA I PERSPEKTIVE
Ivan S. Ristić
1*
, Ljubiša B. Nikolić
2
, Suzana M. Cakić
2
, Radmila Ž. Radičević
1
,
Branka M. Pilić
1
, Jaroslava K. Budinski-Simendić
1
1
Tehnološki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad, Srbija
2
Tehnološki fakultet, Univerzitet u Nišu, Leskovac, Srbija
Ovaj pregledni rad sumira dosadašnja dostignuća, pre svega u sintezi veoma
bitnog biorazgradivog polimera, poli(laktida). Predstavljene su dosadašnje
primene poli(laktida) u medicini, farmaciji, industriji ambalaže itd. U radu su
predstavljeni rezultati sinteze poli(laktida) korišćenjem različitih inicijatora, što
uslovljava i razlike u samom mehanizmu reakcije polimerizacije otvaranjem
prstena. Takođe, objašnjen je i uticaj mehanizma polimerizacije laktida na top
-
lotna svojstva krajnjeg polimera. Predočene su neke novine u samom izvođenju
reakcije polimerizacije laktida (u mikrotalasnom polju) koje omogućavaju znat
-
no ekonomičniju sintezu, i na taj način otvaraju nova polja primene poli(laktida).
Ključne reči:
poli(laktid), biorazgradivi polimeri,
katjonska polimerizacija, mikrotalasna polimer-
izacija
Uvod
Mnogo pre otkrića sintetskih polimera, još od
samog početka života na Zemlji, u prirodi postoje različite
vrste makromolekula koje su sastavni deo živih organiza
-
ma. O njima se ne razmišlja na isti način kao o polimerima
iz laboratorije “jer nisu rezultat ljudske genijalnosti”. Celu-
loza, skrob i lignin osnovni su konstitutivni elementi biljaka,
RNK i DNK su komponente gena, enzimi omogućavaju
hemijske procese u živim organizmima, kolagen ulazi u
sastav kože itd. Drvo, takođe, predstavlja prirodni kom
-
pozit sastavljen iz dugačkih makromolekulskih lanaca.
Dakle, prirodnim polimerima smatraju se makromolekuli
čija molska masa može da varira od nekoliko stotina do
čak preko milion g/mol. Za pomenute materijale kaže
se da potiču iz obnovljivih izvora. To su međusobno vrlo
različiti i složeni molekuli. S obzirom na ponavljajuće
jedinice u makromolekulu mogu se svrstati u nekoliko
grupa:
polisaharidi, lignin
ili polimerni materijali na bazi
koniferil alkohola [1],
proteini
(belančevine) ili prirodni po
-
liamidi,
prirodni kaučuk i prirodne smole
. Međutim, neki
sintetski polimeri mogu se dobiti iz obnovljivih sirovina. Na
taj način nastaju sintetski biopolimeri koji danas zaokupl
-
jaju sve veću pažnju naučne i stručne javnosti. Primer je
poli(laktid) ili poli(mlečna kiselina), (PLA).
Laktid je uobičajeno ime za ciklični diestar mlečne
kiseline. Ova kiselina se javlja u dve različite optički aktivne
stereoizomerne forme i jednu optički neaktivnu, slika 1.
Prema tome, tri različita laktida se mogu formirati: L(‒)-laktid
(
S,S
), D(+)-laktid (
R,R
) i optički neaktivan
mezo
-laktid (
R,S
),
slika 2. Racemska smeša, L- i D-laktida, se uglavnom na-
ziva D,L-laktid. Za dobijanje polimera se skoro isključivo
koriste L- i D,L-laktid.
(PREGLEDNI RAD)
UDK 502.174.2;
621.798.1:547-313
*Adresa autora:
Ivan S. Ristić, Univerzitet u Novom Sadu,
Tehnološki fakultet, Bulevar cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Srbija
E-mail: [email protected]
Rukopis primljen: 11. aprila 2012.
Paper accepted: 18. juna 2012.
Slika 1.
a) R-konfiguracija i b) S-konfiguracija mlečne kiseline
Figure 1.
a) R-configuration and b) Lactic acid S-configuration
1(1) (2012), 67-77
68
Savremene tehnologije
Poli(mlečna kiselina) ili poli(laktid) se uglavnom
označavaju imenima koja povezuju prefiks poli sa imenom
monomera iz kog su dobijeni. Tako, poli(mlečna kiselina)
je polimer koji je dobijen iz mlečne kiseline, a poli(laktid) se
dobija polimerizacijom laktida (tj. cikličnog diestra mlečne
kiseline), mada se nekada i polimer laktida označava kao
poli(mlečna kiselina), jer obe forme imaju iste konstitutivne
jedinice koje se ponavljaju
H-[OCH(CH
3
)CO]
n
-OH.
Ovi polimeri nisu jedini biorazgradivi [2] (alifatična po
-
liestarska osnova je naročito osetljiva na hidrolizu pod
uticajem vode i toplote), ali su biokompatibilni, jer njihova
hidroliza u fiziološkim medijima daje mlečnu kiselinu, ne
-
otrovnu komponentu koje se iz organizma eliminiše kroz
Krebsov ciklus kao H
2
O i CO
2
. Za industrijsku sintezu
mlečna kiselina se može dobiti fermentacijom iz obnov
-
ljivih izvora (veoma povoljna okolnost) kao što su kukuruz,
šećer, surutka ili skrob krompira [3], slika 3.
Monomerni laktid sa dobija fermentacijom ugljenih hi-
drata pomoću mikroorganizama. Vrste roda
Lactobacillus
su veoma poznate industrijske bakterije za ovu fermen-
taciju. Brojne studije su potvrdile da je moguća sinteza
poli(laktida) koja je katalizovana specifičnim enzimima
[4-6], kao što je proteaza K (proteaza iz gljive
Tritirachi-
um album
). Zbog postojanja hiralnog ugljenikovog atoma,
mlečna kiselina se javlja u dve različite konfiguracije, S i
R-mlečna kiselina. Na osnovu Tabele 1 može se videti da
izbor mikroorganizama ima veliki uticaj na dobijanje po-
jedinih izomera [7].
Slika 2.
Konfiguracije L, D i mezo-laktida
Figure 2.
The conformation of L, D and meso-lactide
Slika 3.
Šematski prikaz dobijanja poli(laktida) (poli(mlečne kiseline)) iz obnovljivih sirovina
Figure 3.
The obtaining of poly(lactide) from renewable resources
1(1) (2012), 67-77
