Caratterizzazione e applicazioni di miscele di PLA con polifenoli da datteri

Polylactic acid (PLA) is a thermoplastic biodegradable polymer derived from renewable resources. It is one of the most consumed biodegradable polymers in the world due to a wide range of commodity applications. PLA has some weaknesses such as low thermal stability, impact strength and ductility; therefore many research studies are focused on PLA modification to extend its range of applications. One approach is to add modifiers in order to enhance its properties. Date palm fruit (DPF) is a rich source of polyphenols, that are considered as effective antioxidants because of their high capacity in scavenging free radicals, that have health promoting effects in the prevention of degenerative diseases. Polyphenols also act as plasticizers and possible thermal stabilizers in polymers. In this research, a set of PLA/DPF extracted polyphenols were prepared and analyzed for medical applications, as well as for thermal stability improvement. The first blends were prepared by electrospinning to be used as cell culture scaffolds for tissue engineering applications. The results revealed that the scaffolds became more hydrophilic after the addition of polyphenols. It was also found that both cell proliferation and cell viability were enhanced with increased polyphenol concentration in the scaffolds. A second set of PLA samples containing different concentrations of the polyphenol extract were prepared by extrusion. The morphology, mechanical and thermal properties were determined, and it was found that the presence of polyphenol in PLA (i) improved its thermal stability, (ii) decreased Young’s modulus and tensile strength, and (iii) increased the elongation at break of the blend samples. The glass transition temperature were determined through dynamic mechanical analysis (DMA). The results showed a broadening in the tan  peak, and a gradual decrease in the peak temperature with increasing polyphenol content in PLA, which confirmed that the polyphenol increased the free volume in PLA and thus acted as a plasticizer.

L'acido polilattico (PLA) è un polimero biodegradabile termoplastico derivato da risorse rinnovabili. È uno dei polimeri biodegradabili più utilizzati al mondo grazie a una vasta gamma di applicazioni di materie prime. Il PLA presenta alcuni punti deboli come bassa stabilità termica, resistenza all'impatto e duttilità; pertanto molti studi di ricerca si concentrano sulla modifica del PLA per estendere la sua gamma di applicazioni. Un approccio consiste nell'aggiungere additivi per migliorarne le proprietà. Il frutto della palma da dattero (DPF) è una ricca fonte di polifenoli, considerati efficaci antiossidanti grazie alla loro elevata capacità di interagire con i radicali liberi, con effetti benefici sulla salute e nella prevenzione delle malattie degenerative. I polifenoli fungono anche da plastificanti e possibili stabilizzanti termici nei polimeri. In questa ricerca, è stata preparata e analizzata una serie di polifenoli estratti da PLA / DPF per applicazioni mediche, nonché per il miglioramento della stabilità termica. Le prime miscele sono state preparate mediante elettrofilatura per essere utilizzate come scaffold di colture cellulari per applicazioni di ingegneria tissutale. I risultati hanno rivelato che gli scaffold sono diventati più idrofili dopo l'aggiunta di polifenoli. È stato anche scoperto che sia la proliferazione cellulare che la vitalità cellulare sono state migliorate con una maggiore concentrazione di polifenoli negli scaffold. Una seconda serie di campioni di PLA contenenti diverse concentrazioni dell'estratto di polifenoli sono state preparate per estrusione. Sono stati determinati la morfologia, le proprietà meccaniche e termiche e si è scoperto che la presenza di polifenoli nel PLA (i) ha migliorato la sua stabilità termica, (ii) ha diminuito il modulo di Young e la resistenza alla trazione e (iii) ha aumentato l'allungamento alla rottura dei campioni di miscela. La temperatura di transizione vetrosa è stata determinata mediante analisi meccanica dinamica (DMA). I risultati hanno mostrato un allargamento del picco di tandelta e una graduale diminuzione della temperatura di picco con aumento del contenuto di polifenoli nel PLA, il che ha confermato che il polifenolo ha aumentato il volume libero nel PLA e ha quindi agito da plastificante.