Acido polilattico: sintesi, usi

L’acido polilattico (PLA) è un poliestere alifatico costituito da acido lattico (acido 2-idrossipropionico) derivante da fonti di origine vegetale come mais, grano o barbabietola.
La sua struttura polimerica deriva dalla polimerizzazione dell’acido lattico, ovvero l’acido 2-idrossipropionico, una molecola chirale naturalmente presente nei processi di fermentazione degli zuccheri. Questo lo distingue nettamente dai polimeri convenzionali derivati da risorse fossili, conferendogli un profilo ecologico di crescente interesse sia in ambito industriale che accademico.

L’acido polilatico è biodegradabile, il che significa che può essere degradato nel tempo da microrganismi presenti nell’ambiente, in particolare in condizioni di umidità e temperatura controllate, come quelle presenti negli impianti di compostaggio industriale. In queste condizioni, il polimero si rompe in composti innocui come anidride carbonica, acqua e biomassa, senza lasciare residui visibili o tossici, contribuendo così a ridurre l’impatto ambientale dei rifiuti plastici. 

Grazie a questa proprietà, l’acido polilattico è considerato anche compostabile, ovvero in grado di trasformarsi in compost, arricchendo il suolo e chiudendo il ciclo del carbonio.

Oltre al suo profilo ambientale favorevole, l’acido polilattico è anche biocompatibile, ovvero non induce reazioni tossiche o immunologiche significative quando entra in contatto con tessuti biologici.

Questa caratteristica lo rende particolarmente adatto per applicazioni nel campo della medicina e della bioingegneria, dove viene impiegato per la realizzazione di impianti riassorbibili, suture chirurgiche, sistemi di rilascio controllato di farmaci, e scaffold per la rigenerazione tissutale. In molti di questi casi, la lenta degradazione del PLA nell’organismo consente di evitare la necessità di un secondo intervento chirurgico per la rimozione del dispositivo.

Grazie alla combinazione di origine biologica, biodegradabilità, compostabilità e biocompatibilità, il PLA rappresenta oggi uno dei materiali più promettenti nella transizione verso un’economia circolare. È inoltre lavorabile con le comuni tecniche di trasformazione dei polimeri, come l’estrusione, lo stampaggio a iniezione e la stampa 3D, ampliando le sue potenzialità nei settori dell’imballaggio, del tessile, della stampa additiva e persino dell’elettronica.

Sintesi dell’acido polilattico

Il chimico francese Théophile-Jules Pelouze nel 1845 lo sintetizzò per la prima volta per policondensazione dell’acido lattico. Si otteneva tuttavia otteneva un polimero fragile, con basso peso molecolare e scarse proprietà meccaniche. Fu solo nel 1932 che Carothers propose una via sintetica per dimerizzazione dell’acido lattico in lattide e successiva polimerizzazione dovuta all’apertura dell’anello. 

Nel 1954 la DuPont migliorò le tecniche di purificazione del lattide e il processo,  poi perfezionato,  brevettato dalla Cargill Dow.

Nella prima parte della sintesi l’acido lattico è riscaldato sotto vuoto per favorire l’allontanamento dell’acqua che si forma a seguito della condensazione delle due unità monomeriche. Nella seconda parte della sintesi, in presenza del catalizzatore 2-etilesanoato di stagno (II) noto come ottanoato stannoso

si verifica l’apertura dell’anello e la polimerizzazione.

Usi

Attualmente l’acido polilattico è ottenuto a livello industriale per fermentazione di zuccheri e carboidrati tramite fermentazione operata dai batteri lattici.

Stante la sua biocompatibilità l’acido polilattico è usato nella medicina estetica per ridurre la profondità delle rughe ed aumentare i volumi sottocutanei.

Sebbene sia spesso denominato filler l’azione dell’acido polilattico è quella di stimolare la formazione di neocollagene. Per questo motivo, contrariamente ai filler veri e propri utilizzati nel campo della medicina estetica, come acido ialuronico e collagene, gli effetti non sono immediatamente visibili ma sono graduali ed evidenti solo nei mesi successivi e di maggior durata rispetto agli altri filler.

Storicamente gli usi dell’acido polilattico sono essenzialmente limitati al settore biomedico. Nell’ultimo decennio, grazie ad altri metodi di polimerizzazione che ne consentono una produzione a costi più limitati, il PLA è usato, sotto forma di fibre o schiume al posto delle tradizionali materie plastiche che hanno lo svantaggio di essere persistenti nell’ambiente.

L’uso del PLA si è quindi esteso, a seconda della sua densità, ad articoli monouso come piatti, posate, bicchieri, flaconi, bottiglie e buste di plastica; in fibre è utilizzato come materiale di riempimento per cuscini, materassi e piumoni ma anche in tessuti e nell’abbigliamento sportivo mentre in schiuma è usato come riempitivo strutturale.

Sin dalla sua scoperta da parte di Carothers nel 1932 l’acido polilattico è stato utilizzato in diversi settori della medicina, tra cui l’ingegneria tissutale, le suture riassorbibili, i materiali dentali, gli impianti oftalmici, la fissazione delle fratture, il trattamento delle infezioni batteriche e la somministrazione di farmaci

Tuttavia l’acido polilattico benché sia un biopolimero biodegradabile molto ricercato , le sue applicazioni sono spesso limitate dalla sua scarsa resistenza al calore e dalla sua tendenza a subire idrolisi .

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