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UV-Mediated Facile Fabrication of a Robust, Fully Renewable and Controllably Biodegradable Poly(lactic acid)-Based Covalent Adaptable Network
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-12 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00377 Xiaobo Wei 1 , Xiutao Zhang 1 , Tianyu Chen 1 , Jing Huang 1, 2 , Ting Li 1 , Xuhui Zhang 1 , Shibo Wang 1 , Weifu Dong 1
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-12 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00377 Xiaobo Wei 1 , Xiutao Zhang 1 , Tianyu Chen 1 , Jing Huang 1, 2 , Ting Li 1 , Xuhui Zhang 1 , Shibo Wang 1 , Weifu Dong 1
Affiliation
A robust and fully biobased covalent adaptable network (CAN) that allows recyclability, biocompatibility, and controlled biodegradability is reported. The CAN was fabricated through a simple photo-cross-linking method, wherein low-molecular-weight poly(lactic acid) (∼3 kDa) was modified with end 1,2-dithiolane rings through a one-step Steglich esterification reaction with thioctic acid (TA). These incorporated 1,2-dithiolane rings undergo photoinduced ring-opening polymerization, thus enabling the cross-linking of poly(lactic acid) with abundant dynamic disulfide bonds. The resultant CAN demonstrates excellent transparency, effective UV-blocking capabilities below 320 nm, robust tensile strength (∼39 MPa), and superior dimensional stability at 80 °C, alongside attractive biocompatibility. Moreover, owing to the dynamic exchange and redox-responsiveness of disulfide bonds, the material can be recycled by hot-pressing and a reduction–oxidation process while also being capable of controllably biodegrading at the end of its lifecycle. Furthermore, it exhibits reconfigurable shape memory properties with fast recovery. This study elucidates a straightforward approach to fabricating multifunctional and sustainable polymer materials with potential applications in diverse fields such as packaging, coating, and biomedicine.
中文翻译:
紫外线介导的鲁棒、完全可再生和可控生物降解聚乳酸基共价适应性网络的简便制造
据报道,一种强大且完全基于生物的共价适应性网络(CAN)具有可回收性、生物相容性和受控的生物降解性。 CAN是通过一种简单的光交联方法制备的,其中通过与硫辛酸进行一步Steglich酯化反应,用末端1,2-二硫戊环修饰低分子量聚乳酸(~3 kDa)酸(TA)。这些掺入的 1,2-二硫戊环发生光诱导开环聚合,从而使聚乳酸能够与丰富的动态二硫键交联。由此产生的 CAN 具有出色的透明度、有效的 320 nm 以下紫外线阻挡能力、强大的拉伸强度 (∼39 MPa) 和 80 °C 下卓越的尺寸稳定性,以及有吸引力的生物相容性。此外,由于二硫键的动态交换和氧化还原响应性,该材料可以通过热压和还原氧化过程进行回收,同时还能够在其生命周期结束时进行可控的生物降解。此外,它还具有可重新配置的形状记忆特性和快速恢复能力。这项研究阐明了一种制造多功能和可持续聚合物材料的简单方法,该材料在包装、涂料和生物医学等不同领域具有潜在的应用前景。
更新日期:2024-08-12
中文翻译:
紫外线介导的鲁棒、完全可再生和可控生物降解聚乳酸基共价适应性网络的简便制造
据报道,一种强大且完全基于生物的共价适应性网络(CAN)具有可回收性、生物相容性和受控的生物降解性。 CAN是通过一种简单的光交联方法制备的,其中通过与硫辛酸进行一步Steglich酯化反应,用末端1,2-二硫戊环修饰低分子量聚乳酸(~3 kDa)酸(TA)。这些掺入的 1,2-二硫戊环发生光诱导开环聚合,从而使聚乳酸能够与丰富的动态二硫键交联。由此产生的 CAN 具有出色的透明度、有效的 320 nm 以下紫外线阻挡能力、强大的拉伸强度 (∼39 MPa) 和 80 °C 下卓越的尺寸稳定性,以及有吸引力的生物相容性。此外,由于二硫键的动态交换和氧化还原响应性,该材料可以通过热压和还原氧化过程进行回收,同时还能够在其生命周期结束时进行可控的生物降解。此外,它还具有可重新配置的形状记忆特性和快速恢复能力。这项研究阐明了一种制造多功能和可持续聚合物材料的简单方法,该材料在包装、涂料和生物医学等不同领域具有潜在的应用前景。