聚己内酯(poly(ε-caprolacton),PCL)是Daicell化学公司于1989年开发的产品,1993年由美国Union
Carbid公司实现商业化,商品名为TONE。PCL是线性的脂肪聚酯,其结构式为:

高分子量的PCL几乎都是由己内酯单体开环聚合而成的。阳离子、阴离子和络合离子型催化剂都可以引发聚合。常规的聚合方法是用辛酸亚锡催化,在140~170熔融本体聚合,根据聚合条件变化,聚合物的分子量可从几万到几十万不等。
PCL是一种半结晶态聚合物,结晶度约为45%左右,呈乳白色,具有蜡质感,机械性能与聚乙烯相当,抗张强度12~30
MPa,断裂伸长率300~600%。PCL具有其它聚酯材料所不具备的一些特征,最突出的是超低的玻璃化转变温度(约为-60)和低熔点(约为59-64),因此PCL在室温下呈橡胶态,具有良好的柔韧性和加工性,可以挤出、注塑、拉丝等;此外PCL具有较好的热稳定性,分解温度为350左右,高于部分脂肪族聚酯。
从分子结构看,PCL的生物降解过程主要通过主链上的不稳定键的水解变成低相对分子质量、水溶性的小分子。PCL分子中的酯基(-COO-)在自然界中易被微生物或酶分解,最终被完全分解成C02和H20。研究表明,PCL在生理环境可水解降解,在某些情况下交联的PCL可被酶降解,其降解过程至少要经过两个明显的阶段:第一阶段是PCL链上的羧端基自催化的酯基无规水解,这是个非酶的过程,在这一阶段PCL的分子量和化学结构发生了变化但重量损失并不明显,当分子量下降到5000时,第二阶段开始了,链断裂的速度减慢,但低聚物扩散离开PCL的本体,因而可以观察到明显的重量损失。由于其分子链比较规整而且柔顺,结晶性较强,五个亚甲基的存在使得PCL的亲水性较差,不利于主链酯
基水解反应的发生,因此降解速率相对较慢。
Pitt等人例研究发现,初始数均分子量为50,000的PCL大约需要三年的时间才能从体内完全降解,说明PCL的降解速率确实很慢。在体外降解实验中,脂肪酶的加入可以明显加快PCL的降解速率,如将PCL膜放入磷酸缓冲溶液中,通过调节酶的浓度,可以使PCL膜在几天之内完全降解。此外,制品的尺寸、形状对降解速率也有很大的影响。在其他条件相同的情况下,将PCL制成纳米微粒分散在水相中,极大的提高了比表面积,有利于酶的进攻,从而使PCL纳米颗粒的降解速率比PCL膜提高了约三个数量级。
此外,PCL具有优越的生物相容性、药物通透性及形状记忆性等,现已被广泛地应用在如药物控制释放体系、外科缝合线、组织工程材料、降解塑料等诸多方面。为了进一步拓展PCL的应用领域,研究者们常将PCL与其它生物可降解高分子共混以期改善PCL的力学强度,调控PCL的降解速率,从而获得全新的高性能的生物材料。
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