Nouvelle application de l'acide poly-L-lactique (CAS n° 26811-96-1) comme matériau à mémoire de forme
Technique de fond
Les biopolymères sont des matériaux polymères médicaux importants, caractérisés par une excellente biodégradabilité et bioabsorption. De ce fait, ils sont largement utilisés dans les dispositifs de fixation externe, les matrices d'ingénierie tissulaire, les sutures chirurgicales, les systèmes d'administration contrôlée de médicaments et d'autres domaines médicaux. L'acide polylactique (PLA) est généralement synthétisé par polymérisation par ouverture de cycle du lactide. Selon les configurations optiques lors de cette polymérisation, le lactide est classé en D-lactide, L-lactide et DL-lactide. Leurs produits de polymérisation sont respectivement l'acide poly-D-lactique (PLA), l'acide poly-L-lactique (PLA) et l'acide poly-DL-lactique (PLA). La littérature montre que la polymérisation par ouverture de cycle du D-lactide et du L-lactide dans un rapport molaire 1:1 permet d'obtenir des émulsions de PLA. Il est également établi que le PLA produit à partir du PLA présente un effet mémoire de forme. Cependant, les publications actuelles ne font pas état de propriétés de mémoire de forme pour le PLA.
Résumé de l'invention
La présente invention met en évidence les propriétés de mémoire de forme de l'acide poly-L-lactique (PLA), ouvrant ainsi la voie à une nouvelle application comme matériau à mémoire de forme. Sous une température de transformation de ℃ et une pression de polymérisation de -10 MPa, le PLA peut être mis en forme selon deux formes initiales conservant sa forme initiale. Le matériau obtenu est utilisé en médecine expérimentale pour démontrer les propriétés des polymères à mémoire de forme. Après déformation à une température inférieure à 100 °C, puis réchauffé à environ 100 °C, le PLA retrouve intégralement sa configuration initiale. Le PLA présente donc une réponse à mémoire de forme en dessous de 100 °C.
L'acide poly-L-lactique (PLA), matériau biodégradable à mémoire de forme, offre des avantages médicaux considérables. Sa forme initiale pouvant être restaurée in situ par activation thermique, il permet une réinitialisation ou un repositionnement indolore en contexte clinique. De plus, le PLA se dégrade en métabolites non toxiques dans l'organisme, réduisant ainsi les risques liés aux résidus à long terme et minimisant le recours à des interventions chirurgicales secondaires. Comparé aux alliages à mémoire de forme traditionnels, le PLA offre une biocompatibilité et des performances modulables, permettant une adaptation aux différents besoins cliniques.
De plus, l'acide poly-L-lactique présente une excellente résistance mécanique et une dégradation plus lente que l'acide poly-DL-lactique, ce qui en fait un matériau de choix pour les applications de fixation. Ceci élargit son utilisation en fixation interne et dans d'autres domaines médicaux.
En pratique, le processus de mise en forme et de récupération se déroule comme suit :
Chauffé à la température de déformation (inférieure à sa température de transition vitreuse), le polymère subit une transformation de phase, ce qui lui permet de se déformer sous l'effet d'une contrainte externe et d'adopter une configuration temporaire secondaire. Sous l'effet d'une température élevée maintenue, il refroidit et se vitrifie, fixant ainsi sa forme temporaire. En le réchauffant à la température de récupération (inférieure à 100 °C), la structure retrouve sa configuration initiale. Les modes de déformation comprennent l'expansion, l'étirement, la compression, la flexion, ou une combinaison de ces mouvements.
L'acide poly-L-lactique est obtenu par polymérisation par ouverture de cycle ou par copolymérisation avec d'autres électrolytes lactones. Les copolymères formés peuvent être composés de L-lactide associé à d'autres lactides, des lactones naturelles et des impuretés de faible masse moléculaire. La vitesse de polymérisation du poly-DL-lactide est généralement supérieure à celle du poly-L-lactide, et le comportement de polymérisation est modulable. La température de transition vitreuse des segments polyglycoliques est d'environ 45 °C, tandis que celle des segments lactones peut atteindre −60 °C. La copolymérisation dans une large gamme de paramètres permet d'ajuster simultanément la température de retour à la forme initiale, les propriétés mécaniques et le comportement dynamique. Le mélange de matériaux optimise davantage les performances pour des applications biomédicales avancées.
Lorsque l'HA (hydroxyapatite), principal composant minéral de l'os naturel, est incorporée dans le polymère à mémoire de forme de l'acide poly-L-lactique, le composite présente une excellente bioactivité et ostéoconductivité, formant une liaison directe avec le tissu osseux et démontrant un fort potentiel pour les applications liées aux os.
Le PLA est produit à partir de ressources biologiques renouvelables, fermenté et raffiné en monomères de lactide, puis polymérisé à haute température. Polymère aliphatique biodégradable, le PLA se décompose entièrement en CO₂ et en eau en un an environ sous l'action microbienne, sans pollution environnementale. Il conserve des propriétés mécaniques comparables à celles des plastiques synthétiques courants, offrant une bonne aptitude à la transformation et un faible retrait. De ce fait, le PLA est largement utilisé dans l'emballage, les accessoires vestimentaires, les boîtiers électroniques, les fibres, les matériaux d'impression 3D et d'autres domaines.
