Polylactid - Ein Wunderwerk der Biokompatibilität für Medizintechnik und Nachhaltigkeit!

Polylactid (PLA), auch bekannt als Polymilchsäure, ist ein biobasiertes und biologisch abbaubares Polymer, das in den letzten Jahren im Bereich der Biomaterialien immer mehr an Bedeutung gewonnen hat. Dieses vielseitige Material besticht durch seine hervorragenden Eigenschaften, die es für eine Vielzahl von Anwendungen prädestinieren – von chirurgischen Implantaten bis hin zu Verpackungen.

Die Chemie hinter dem Wunder:

PLA ist ein Polymer, das aus Milchsäure, einem natürlichen Stoff, der in vielen Lebensmitteln vorkommt, hergestellt wird. Die Moleküle der Milchsäure verbinden sich zu langen Ketten, die wir als PLA kennen. Diese Verbindung entsteht durch eine chemische Reaktion, bei der Wasser abgespalten wird – eine sogenannte Kondensationsreaktion.

Eigenschaften, die begeistern:

PLA besticht durch seine bemerkenswerte Kombination von Eigenschaften:

• Biokompatibilität: PLA ist biologisch verträglich und löst im Körper keine allergischen Reaktionen oder Abstoßungsreaktionen aus. Dies macht es zu einem idealen Material für medizinische Implantate, wie z.B. Schrauben, Platten oderTissue Engineering Scaffolds.
• Bio Abbaubarkeit: PLA zersetzt sich nach einer gewissen Zeit vollständig in Wasser und Kohlendioxid. Dies macht es zu einer umweltfreundlichen Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen, die oft Jahrhunderte lang im Ökosystem verbleiben.
• Mechanische Eigenschaften: PLA ist relativ fest und steif, hat aber auch eine gewisse Elastizität. Die genauen mechanischen Eigenschaften lassen sich durch Anpassung der Molekülstruktur (z.B. durch Variation des Molekulargewichts) beeinflussen.

Einsatzgebiete: Ein vielseitiges Talent

PLA findet Anwendung in einer Vielzahl von Branchen und Bereichen:

• Medizintechnik:

  • Chirurgische Implantate wie Schrauben, Platten, Nägel
  • Medikamententräger für kontrollierte Wirkstoffabgabe
  • Tissue Engineering Scaffolds zur Regeneration von Gewebe

• Verpackung: Biologisch abbaubare Verpackungen für Lebensmittel, Kosmetikartikel und andere Produkte.

• 3D-Druck: PLA ist ein beliebtes Filament für den 3D-Druck aufgrund seiner guten Druckbarkeit und seines niedrigen Schmelzpunkts.

Die Herstellung von PLA: Ein Blick hinter die Kulissen

Die Herstellung von PLA erfolgt in mehreren Schritten:

1. Gewinnung der Milchsäure:

Milchsäure kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, z.B. durch Fermentation von Stärke oder Zucker mit Hilfe von Mikroorganismen. 2. Polymerisation:

Die Milchsäure wird dann zu langen Kettenpolymeren polymerisiert. Hierfür werden verschiedene Verfahren eingesetzt, wie z.B. die Ringöffnungs Polymerisation (ROP). 3. Verarbeitung:

Das PLA kann anschließend in verschiedenen Formen verarbeitet werden, z.B. als Filament für den 3D-Druck, als Granulat für die Spritzgussfertigung oder als Folie.

Herausforderungen und Perspektiven:

Trotz seiner vielen Vorteile hat PLA auch einige Herausforderungen:

• Hitzeempfindlichkeit: PLA hat eine relativ niedrige Schmelztemperatur und kann bei hohen Temperaturen weich werden.
• Begrenzte mechanische Festigkeit: Im Vergleich zu anderen Kunststoffen ist die mechanische Festigkeit von PLA begrenzt.

Die Forschung arbeitet jedoch an der Entwicklung neuer PLA-Varianten mit verbesserten Eigenschaften, wie z.B. erhöhter Wärmebeständigkeit oder besserer Festigkeit. Zudem werden auch Mischungen aus PLA und anderen Materialien (Composites) entwickelt, um die Materialeigenschaften gezielt zu verbessern.

PLA ist ein vielversprechendes Biomaterial mit einem großen Potenzial für eine nachhaltige Zukunft. Seine Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit machen es zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen in vielen Bereichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: PLA ist ein spannender Werkstoff, der sowohl in der Medizintechnik als auch in anderen Industrien eine wichtige Rolle spielen wird. Die kontinuierliche Entwicklung neuer PLA-Varianten und -Komposite eröffnet viele Möglichkeiten für innovative Anwendungen und trägt zur Entwicklung einer nachhaltigeren Gesellschaft bei.