James A. Dicks tərəfindən hazırlanmış bu icmal bioloji mənbələrdən istehsal edilə bilən itakon turşusunun əlavə istehsalda istifadə olunan polimerləri daha yenilənə bilən etmək üçün nə dərəcədə real alternativ təqdim etdiyini və niyə hələ neft mənşəli (met)akrilatları tam əvəz edə bilmədiyini araşdırır. İtakon turşusu karbohidratların mikrob fermentasiyası ilə sənaye miqyasında istehsal oluna bilən, polimerləşməyə yararlı karbon-karbon ikiqat bağı və iki karboksilik turşu qrupunu eyni molekulda daşıyan funksional platform kimyəvi maddəsidir. İcmalda itakon turşusundan törəyən doymamış poliesterlər, poli(ester amid)lər, poli(ester tioeter)lər, monoesterlər, diesterlər, hidroksiesterlər və izosiyanat istifadə edilmədən hazırlanmış uretan strukturları nəzərdən keçirilir; bunların vat fotopolimerizasiyası, UV dəstəkli birbaşa mürəkkəb yazısı və ərimiş filament istehsalı kimi əlavə istehsal üsullarında istifadə nümunələri müqayisə olunur. Ümumi nəticə itakon turşusunun yenilənə bilən tərkib payını artırmaq və forma yaddaşı, kimyəvi təkrar emal, biouyğunluq və funksional kompozitlər kimi qabaqcıl xüsusiyyətlər qazandırmaq baxımından mühüm imkanlar təqdim etdiyi; lakin aşağı fotopolimerizasiya sürəti, qatran viskozluğu, yan reaksiyalar və mexaniki performans tələbləri səbəbilə tamamilə (met)akrilatsız sürətli istehsalın hələ də mühüm mühəndislik problemi olduğudur.

İcmal itakon turşusunun davamlılığını yalnız “biobazlı” olması üzərindən qiymətləndirmir. Müəllif istifadə olunan katalizatorların, xlorlu reagentlərin, həlledicilərin, sintez temperaturlarının, təmizləmə mərhələlərinin və reaktiv seyreldicilərin də ümumi davamlılığa daxil edilməli olduğunu vurğulayır. Buna görə neft mənşəli funksional qrupun biobazlı skeletə əlavə edilməsi avtomatik olaraq davamlı qatran istehsal edildiyi demək deyil.

İtakon turşusunun ən güclü tərəflərindən biri kimyəvi müxtəlifliyidir. Molekulun α,β-doymamış karbonil quruluşu və iki karboksilik turşu qrupu çoxsaylı esterifikasiya, halqa açılması, Diels–Alder, tiol-ene və digər çevrilmələrin aparılmasına imkan verir. Lakin eyni kimyəvi reaktivlik arzuolunmaz aza-Michael və ya oxa-Michael reaksiyaları, izomerləşmə və polimerləşmə zamanı zəncir transferi kimi problemləri də özü ilə gətirir. Buna görə tədqiqatın əsas mesajı itakon turşusunun “birbaşa davamlı qatran” deyil, diqqətli molekulyar dizayn tələb edən çoxşaxəli platforma olmasıdır.

Türkiyə baxımından: İcmal Türkiyədə istehsal olunmuş qatranı, yerli xammal zəncirini və ya Türkiyədəki əlavə istehsal sektorunu birbaşa qiymətləndirmir. Bununla yanaşı biobazlı qatranlar, yüksək əlavə dəyərli 3B çap materialları, biotibbi polimerlər və təkrar emal oluna bilən termosetlər Türkiyədə kimya, polimer, tibbi cihaz və əlavə istehsal sahələri üçün tədqiqata dəyər texnologiya istiqaməti yarada bilər. Tədqiqatdakı davamlılıq və ya mexaniki performans dəyərlərinin Türkiyədəki istehsala birbaşa tətbiqi üçün yerli xammal xərcləri, enerji istifadəsi, fermentasiya infrastrukturu, qatran komponentlərinin təchizatı, əməyin təhlükəsizliyi və həyat dövrü təsirləri ayrıca qiymətləndirilməlidir.

İtakon turşusu niyə mühüm platform molekuludur?

İtakon turşusu sistematik adı ilə 2-metilenbütan-1,4-dikarboksilik turşu, təbii mənbəli karbohidratların fermentasiyası ilə istehsal oluna bilən doymamış dikarboksilik turşudur. İcmalda istehsalda Aspergillus terreus kimi mikroorqanizmlərdən istifadə edilə bildiyi; melas, qlükoza və ksiloza kimi müxtəlif karbohidratların xammal ola bilməsinin tək kənd təsərrüfatı məhsulundan asılılığı azalda biləcəyi bildirilir.

Mənbənin təqdim etdiyi məlumatlara görə dünyada hazırkı itakon turşusu istehsalı təxminən 40.000 ton/il səviyyəsindədir. Bu miqdar sənaye istehsalının mövcud olduğunu göstərsə də, molekulun polimer sənayesində keçmişdə gözlənilən dərəcədə geniş yayılmadığını da göstərir.

İtakon turşusunun ərimə nöqtəsi 168–170°C-dir. Molekuldakı iki karboksilik turşu elektron baxımından ekvivalent deyil; konjuge və konjuge olmayan karboksilik turşu qrupları üçün icmalda müvafiq olaraq təxminən pKa 3,85 və 5,45 dəyərləri verilir.

İtakon turşusunu polimer elmi baxımından xüsusi edən əsas xüsusiyyət eyni molekulda həm ikiqat bağın, həm də iki karboksilik turşu funksiyasının olmasıdır. İkiqat bağ sərbəst radikal və ya digər əlavə mexanizmləri ilə polimerləşməyə imkan verdiyi halda, karboksilik qruplar esterifikasiya və çoxsaylı başqa kimyəvi çevrilmələr üçün istifadə edilə bilər.

Biobazlı olmaq niyə təkbaşına kifayət deyil?

İcmalın davamlılıq baxımından mühüm xəbərdarlıqlarından biri sintezin bütününün qiymətləndirilməli olmasıdır. İtakon turşusu bioloji mənbəli olsa belə, törəmələr hazırlanarkən toksik xlorlaşdırıcı maddələr, çoxlu həlledici, çətin təmizləmə əməliyyatları və ya neft mənşəli reagentlər istifadə olunursa son materialın ekoloji üstünlüyü azala bilər.

Məsələn, itakon anhidridinin bəzi klassik sintez yollarında tionil xlorid və ya oxşar xlorlu dehidratasiya reagentlərindən istifadə edilə bilər. İcmal bu yolların toksik reagent və xlorlu tullantı səbəbilə yaşıl kimya prinsipləri baxımından problemli ola biləcəyini bildirir. Buna qarşılıq sirkə anhidridi üzərindən qarışıq anhidridin yaradılması və ardınca halqanın bağlanması yanaşmasında bildirilən məhsuldarlıq %99,9-un üzərinə çıxa bilər və daha problemli reagentlərin istifadəsi azaldıla bilər.

İtakon anhidridinin spirtlərlə halqa açılmalı esterifikasiyası da xüsusilə mühüm nümunədir. Reaksiyanın 50–100°C kimi nisbətən mülayim şəraitdə, bəzi hallarda Novozym 435 kimi enzimatik katalizatorlarla və əksərən %90-dan yuxarı məhsuldarlıqla aparıla bildiyi bildirilir.

İtakon turşusunun birbaşa radikal polimerizasiyasındakı problem nədir?

İtakon turşusu sərbəst radikal polimerizasiyası ilə poli(itakon turşusu) yarada bilər. Lakin yüksək zəncir transferi və depolimerizasiya meyli səbəbilə klassik sərbəst radikal üsullarla yüksək molekul kütləsinə çatmaq çətindir. İcmalda xüsusilə 60°C-dən yuxarı şəraitdə depolimerizasiya və radikal oksidləşməsi kimi problemlərin bildirildiyi qeyd edilir.

Bunun nəticəsi olaraq termoplastik tətbiqlərdə nəzarətli radikal polimerizasiya strategiyaları lazım ola bilər. Buna qarşılıq çarpaz bağlı fotopolimer sistemləri baxımından itakonat funksiyasının istifadəsi daha tətbiq oluna bilən sahə kimi önə çıxır.

Doymamış poliesterlər niyə mərkəzi mövqedədir?

Doymamış poliester (UPE) oliqomerləri itakon turşusunun əlavə istehsaldakı ən geniş istifadə sahələrindən biridir. İtakon turşusu və ya dimetil itakonat diollarla polikondensasiya yolu ilə polimer onurğasına daxil edilə bilər. Beləliklə oliqomer üzərində sonrakı fotopolimerizasiyada istifadə edilə biləcək doymamış bağlar qorunur.

Lakin sintez şərtləri kritik əhəmiyyət daşıyır. Kiçik diollar və güclü Brønsted turşuları istifadə edildikdə ikiqat bağ üzərində arzuolunmaz oxa-Michael, digər adı ilə Ordelt reaksiyası baş verə bilər. Uzun müddət 160°C-dən yuxarı saxlanılan polikondensasiyalarda isə itakonatın mesakonata izomerləşməsi və fotopolimerizasiya üçün lazım olan reaktiv doymamışlığın itirilməsi mümkündür.

İcmalda bu problemlərin azaldılması üçün organometalik katalizatorlar, Lewis turşuları və enzimatik katalizatorlardan istifadə olunan tədqiqatlar ümumiləşdirilir. Molekul kütləsini və uc qrup quruluşunu nəzarətdə saxlamaq məqsədilə əksər tədqiqatlarda 1,15–1,45 ekvivalent artıq diol istifadə edildiyi və təxminən 0,9–1,5 kDa aralığında oliqomerlərin hədəfləndiyi bildirilir.

Viskozluq niyə 3B çapın əsas problemlərindən biridir?

Qatranın kimyəvi olaraq polimerləşə bilməsi onun avtomatik olaraq əlavə istehsala uyğun olduğu demək deyil. Xüsusilə vat fotopolimerizasiyasında qatranın laylar arasında kifayət qədər sürətlə axması lazımdır. Çox yüksək viskozluq yenidən örtmə və lay yaratma proseslərini yavaşlada və ya poza bilər.

İcmal bu problemi diqqətəlayiq nümunə ilə göstərir: təxminən 1 kDa molekul kütləli itakon turşusu uc funksiyalı poliester oliqomerində 91,78 Pa·s viskozluq bildirilərkən, eyni oliqomerin akril turşusu ilə funksionallaşdırılmış qarşılığı yalnız 0,96 Pa·s dəyərindədir. Müəllif bu böyük fərqi itakonat uclarındakı karboksilik turşuların molekullararası qarşılıqlı təsirləri ilə əlaqələndirən tədqiqatı təqdim edir.

Buna görə “reaktiv seyreldici” adlandırılan aşağı viskozluqlu polimerləşə bilən monomerlər əhəmiyyət qazanır. Bunlar yalnız qatran viskozluğunu azaltmır, həm də bərkimə zamanı polimer şəbəkəsinin bir hissəsinə çevrilir.

Monoesterlər və diesterlər nə təmin edir?

İtakon turşusu monoesterləri molekulun bir karboksilik turşu qrupunun esterifikasiya edildiyi törəmələrdir. Birbaşa itakon turşusundan istehsalı adətən artıq miqdarda spirt tələb etdiyi halda, itakon anhidridinin halqa açılması daha seçici və yüksək məhsuldarlıqlı üsul təqdim edə bilər.

Monoesterlərin əlavə istehsaldakı əsas məhdudiyyətlərindən biri qalan sərbəst karboksilik turşu qrupunun yaratdığı güclü molekullararası təsirlərin viskozluğu yüksəltməsi və ya məhsulu otaq temperaturunda bərk hala gətirməsidir.

Diester itakonatlar isə hər iki turşu qrupunun esterifikasiya edildiyi strukturlardır. Simmetrik və ya assimmetrik hazırlana bilər və xüsusilə reaktiv seyreldici kimi istifadə oluna bilər. İcmalda 1,4-bütandiol ilə dimetil itakonatın transesterifikasiyasından 160°C-də 1 saatlıq reaksiya ilə %88 məhsuldarlıqla 1,4-bütandiyil bis(metil itakonat), yəni BDMI sintez edildiyi nümunə təqdim edilir.

Hidroksiesterlər və yağ mənşəli monomerlər

Epoksidlərin doymamış turşularla halqa açılması hidroksiester monomerləri yaratmaq üçün istifadə edilmişdir. İcmalda epoksidləşdirilmiş soya yağı ilə itakonat monoesterlərinin reaksiyasından hazırlanmış R-IESO sistemlərinin %85–98 aralığında məhsuldarlıqla sintez edildiyi və triqliserid başına təxminən 2,14–2,71 itakonat qrupuna çatdığı bildirilir.

Bu yanaşma biobazlı yağları çoxfunksiyalı fotopolimer monomerlərinə çevirməyə imkan verir. Bununla yanaşı hidroksil qruplarının hidrogen bağı yaratması viskozluğu artıra bilər.

Poli(ester amid)lərdəki əsas kimyəvi maneə

Amid bağları hidrogen bağlarını artıra və hidrolitik olaraq parçalana bilən strukturlar təmin edə bilər. Lakin sərbəst amin qrupları itakon turşusunun α,β-doymamış karbonil quruluşuna asanlıqla aza-Michael əlavə reaksiyası verə bilər.

Bu reaksiya ikiqat bağların sərf olunmasına, gelləşməyə və ya pirrolidon halqalarının yaranmasına səbəb olaraq materialı sonrakı fotopolimerizasiya üçün yararsız edə bilər. Buna görə tədqiqatlarda amin uclarının basdırıldığı blok kopolimer arxitekturaları hazırlanmışdır.

Tioeter strukturları və tiol-ene kimyası

Terpenlərlə tiolların radikal vasitəli əlavə reaksiyası təbii mənbəli terpenləri itakon turşusu ilə eyni oliqomerdə birləşdirməyə imkan verə bilər. İcmalda limonen, linalool və ya geraniol mənşəli tioeter diolların dimetil itakonat və əlavə diollarla polikondensasiyasından təxminən 1,7–2,2 kDa molekul kütləli doymamış poli(ester tioeter) oliqomerlərinin istehsal olunduğu bildirilir.

Tioeter bağları polimer zəncirinə elastiklik və müxtəlif funksional davranışlar qazandıra bilər. Bundan əlavə itakonik ikiqat bağlar klassik zəncir artımlı radikal fotopolimerizasiyasından başqa tiol-ene mərhələli böyümə mexanizmlərində də istifadə edilə bilər.

İzosiyanat istifadə etmədən uretan yaratmaq mümkündür?

İcmal toksiklik və əmək təhlükəsizliyi baxımından problem yarada bilən izosiyanatlara alternativ olaraq non-izosiyanat uretan monomerlərini də araşdırır. Bir nümunədə 1,4-diaminobütan ilə etilen və ya propilen karbonat reaksiyası 80°C-də bir saat aparılaraq β-hidroksiuretan ara məhsulu %92 məhsuldarlıqla əldə edilmiş, ardınca monometil itakonil xlorid ilə funksionallaşdırılaraq %83–85 məhsuldarlıqla iki funksiyalı monomerlər hazırlanmışdır.

Bu yanaşma son uretan strukturunda izosiyanat istifadəsinin qarşısını alsa da, monometil itakonil xlorid istehsalında istifadə olunan kimyanın davamlılığı ayrıca qiymətləndirilməlidir. İcmalın ümumi yanaşması da məhz bu nöqtəni vurğulayır: tək bir “yaşıl” komponent bütün sintez zəncirini avtomatik yaşıl etmir.

İtakon turşusu hansı əlavə istehsal üsullarında istifadə olunur?

Mənbənin Şəkil 12 və Cədvəl 2-si üç əsas texnologiya sinfini önə çıxarır.

Bu cədvəl mühüm dizayn prinsipini ortaya qoyur: eyni polimer kimyası bütün 3B çap texnologiyaları üçün uyğun olmaya bilər. Vat fotopolimerizasiyasında aşağı viskozluq üstünlük olduğu halda UV-DIW-da yüksək viskozluq və tiksotropik davranış arzu oluna bilər.

Niyə tamamilə (met)akrilatsız sistem qurmaq çətindir?

İcmalın ən aydın nəticələrindən biri davamlılıq hədəfi ilə istehsal oluna bilmə arasında hələ də kompromisin olmasıdır. İtakonat ikiqat bağlarının radikal polimerizasiya reaktivliyi adətən akrilat və metakrilatlardan aşağıdır.

Bunun nəticəsi lay bərkimə müddətlərinin uzanması, ikiqat bağ çevrilməsinin kifayət etməməsi və mexaniki xüsusiyyətlərin zəifləməsi ola bilər. İcmalda tamamilə itakonat əsaslı bəzi sistemlərdə 20 µm lay üçün 45 saniyə və ya 100 µm lay üçün təxminən 100 saniyə kimi uzun bərkimə müddətlərinin istifadə edildiyi nümunələr verilir.

Buna görə az miqdarda akrilat və ya metakrilat əlavə edilməsi əksər tədqiqatlarda çap sürətini, çevrilməni və mexaniki performansı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmışdır. Müəllifin gəldiyi nəticə yaxın müddətdə tamamilə aradan qaldırmaq əvəzinə (met)akrilat istifadəsini mümkün qədər azaldan sistemlərin daha real inkişaf yolu ola biləcəyidir.

Mexaniki baxımdan rəqabətli nəticələr əldə edilib?

İcmalda müxtəlif formulalardan geniş mexaniki performans aralıqları təqdim olunur. Bu dəyərlər fərqli material tərkibləri və sınaq şərtlərindən gəldiyi üçün birbaşa performans sıralaması kimi qiymətləndirilməməlidir.

Tamamilə (met)akrilatsız My-DMI, BDMI və oxşar komponentlərdən ibarət bəzi sistemlərdə Young modulu 69–370 MPa, son dartılma möhkəmliyi 1–19 MPa və qırılma uzanması %1,4–12 arasında tənzimlənə bilmişdir. Polimerizasiya büzülməsinin %1,8–5,2 səviyyəsində qaldığı bildirilir.

Başqa sistemdə %89,7 biobazlı karbon tərkibinə malik qatran təxminən 1 GPa Young modulu və 30 MPa-dan yuxarı dartılma möhkəmliyinə çatmışdır.

Poly(hexylene itaconate), ICO və IBOMA ehtiva edən başqa formulalarda biobazlı karbon tərkibi %90-dan yuxarı qaldığı halda Young modulu 1,88 GPa-ya və dartılma möhkəmliyi 45,9 MPa-ya qədər çatmışdır.

Bu nümunələr itakon turşusunun rəqabətli mexaniki xüsusiyyətlərlə yüksək yenilənə bilən tərkib arasında mütləq seçim tələb etmədiyini göstərsə də, nəticələrin istifadə olunan komonomer, reaktiv seyreldici və çarpaz bağ quruluşundan güclü asılı olduğu aydındır.

Elastik materiallar da istehsal edilə bilir?

Perilil itakonat, tiol çarpaz bağlayıcı və terpen əsaslı reaktiv seyreldicilər istifadə olunan tiol-ene sistemlərində çox yüksək deformasiya qabiliyyəti bildirilmişdir. Müxtəlif formulalarda Young modulu təxminən 2,5–78 MPa, dartılma möhkəmliyi 2,2–8,7 MPa və qırılma uzanması %98–367 aralığında dəyişmişdir.

Bu nəticələr itakon turşusu törəmələrinin yalnız sərt termosetlər üçün deyil, elastik və elastomerik fotopolimerlər üçün də istifadə oluna bildiyini göstərir.

Nanohissəcik əlavə etmək həmişə möhkəmləndirmir

İcmalda TiO2, montmorillonit, qrafen nanoplateletləri və nanoselüloz kimi müxtəlif hissəciklərlə aparılmış tədqiqatlar müqayisə olunur. Hissəcik əlavə etmək nəzəri olaraq mexaniki xüsusiyyətləri yüksəldə bilsə də, vat fotopolimerizasiyasında işıq keçiriciliyini azaltması, qatran viskozluğunu artırması və dispersiya problemləri yaratması mümkündür.

Qrafen nanoplatelet, montmorillonit və TiO2 ehtiva edən bəzi sistemlərdə mexaniki performansın təmiz polimerlə müqayisədə zəiflədiyi bildirilərkən, nanoselüloz istifadə olunan nümunədə Young modulunun iki dəfədən çox və dartılma möhkəmliyinin təxminən %45 yüksəldiyi bildirilir.

Odun unu və zeytun çəyirdəyi unu kimi daha yüksək yüklənməli biobazlı hissəciklərdə isə Young modulu təmiz qatranın təxminən 190 MPa-dan müvafiq olaraq 452 və 734 MPa-ya yüksəlmiş, qırılma uzanması isə %28-dən %12 və %7,4-ə düşmüşdür. Yəni sərtlik artımı süneklik itkisi ilə birlikdə baş vermişdir.

Forma yaddaşı və 4B çap

İtakon turşusu əsaslı polimerlərin qabaqcıl xüsusiyyətlərindən biri forma yaddaşıdır. Soya yağı mənşəli itakonat monomerləri və itakonatla funksionallaşdırılmış nanoselüloz istifadə olunan SLA çap edilmiş kompozitlərdə -20°C ilə 80°C arasında temperatur dövrləri ilə forma sabitlənməsi və bərpası göstərilmişdir.

Başqa UV-DIW sistemində yüksək molekul kütləli poly(butylene sebacate-co-itaconate) istifadə edilmiş və təxminən 90°C ətrafında yüksək forma sabitlənməsi və bərpa nisbətləri əldə edilmişdir. UV çarpaz bağlanmasının çap layları arasındakı yapışmanı yaxşılaşdıraraq ekstrüziya əsaslı çaplarda müşahidə olunan istiqamət asılılığını azalda bildiyi də bildirilir.

Kimyəvi şəkildə təkrar emal oluna bilən termoset mümkündür?

Termosetlərin əsas davamlılıq problemlərindən biri çarpaz bağlı şəbəkə quruluşunun klassik ərimə əsaslı təkrar emalı əngəlləməsidir. İcmal itakon turşusu əsaslı sistemlərdə ester mübadilə reaksiyalarının kimyəvi yenidən emal üçün istifadə oluna bildiyini göstərən tədqiqatları önə çıxarır.

Poly(hexylene itaconate), %15 butil asetat və %2 ZnCl2 ehtiva edən mSLA qatranında ZnCl2 həm transesterifikasiya katalizatoru, həm də supramolekulyar qarşılıqlı təsir mənbəyi kimi istifadə edilmişdir. Mənbənin təqdim etdiyi nəticələrdə ZnCl2 olmayan polimer təxminən 42,5 MPa dartılma möhkəmliyi və 1,17 GPa Young modulu göstərdiyi halda, %2 ZnCl2 ehtiva edən quruluş 52 MPa dartılma möhkəmliyi və 1,02 GPa modula çatmışdır.

Tamamilə yenidən emal edilmiş materialda mexaniki performans azalaraq təxminən 22 MPa dartılma möhkəmliyi və 795 MPa Young moduluna enmişdir. Buna baxmayaraq biobazlı karbon tərkibinin %90-dan yuxarı qaldığı bildirilir.

İcmalda həmçinin PET tullantısının depolimerizasiyası və itakonat ehtiva edən yeni fotopolimer oliqomerlərə çevrilməsi ilə %83,1-ə qədər davamlı tərkib, 1,5 GPa-ya qədər Young modulu və 34 MPa-ya qədər dartılma möhkəmliyi əldə edilən tədqiqatlar təqdim olunur.

Biotibbi tətbiqlər niyə diqqətəlayiqdir?

İtakonat biologiyada da mövcud metabolik quruluş olduğu üçün biotibbi material hazırlanması baxımından maraqlıdır. Lakin bu bioloji əlaqə bütün itakon turşusu əsaslı polimerlərin avtomatik biouyğun olduğu demək deyil; son qatranın bütün komponentləri və hüceyrə reaksiyası ayrıca sınaqdan keçirilməlidir.

İcmalda fosforessent DLP qatranları, elastik biouyğun poli(ester amid)lər, həll olan mikroneedle-lər, damarabənzər borular və toxuma mühəndisliyi scaffold-ları daxil olmaqla müxtəlif nümunələr araşdırılır.

Həll olan mikroneedle sistemlərində itakon turşusu, xolin xlorid və N-vinil-2-pirolidon ehtiva edən polimerləşə bilən dərin eutektik sistemlərdən istifadə edilmişdir. İcmalda itakon turşusu miqdarının artırılmasının bəzi formulalarda NVP-nin tək istifadəsi ilə müqayisədə fotopolimerizasiyanı təxminən 60 dəfə sürətləndirdiyi bildirilir.

Diabetik yara sağalması üçün hazırlanmış insulin yüklü mikroneedle uclarında dartılma möhkəmliyi 73,12 MPa, Young modulu 6,88 GPa və şüşə keçid temperaturu 102°C olaraq bildirilmişdir. Eyni sistemdə 36 saat sonunda hipoqlikemik şəraitdə %9,8, hiperqlikemik şəraitdə isə %80,3 insulin buraxılması təqdim edilir.

Bu nəticələr orijinal icmalın öz klinik eksperiment nəticələri deyil; icmalın istinad etdiyi ayrı tədqiqatlardan köçürülən nümunələrdir. İnsanlarda klinik effektivlik və ya müalicə uğurunun sübutu kimi şərh edilməməlidir.

Hidrogellərdə başqa hansı xüsusiyyətlər əldə edilib?

İtakon turşusu törəmələri yalnız struktur materiallarda deyil, yüksək su tərkibli fotopolimer hidrogellərdə də istifadə edilmişdir. Bir LCD tipli vat fotopolimerizasiya nümunəsində məhdudlaşdırıcı oksigen indeksi %83,5 olan alovgecikdirici hidrogel bildirilmişdir.

Başqa itakon turşusu/sellüloz sistemində məhdudlaşdırıcı oksigen indeksi %60 olaraq verilmiş və hidrogen bağlarının su daxilində buz nüvələnməsini pozması ilə təxminən -15°C-yə qədər donmaya qarşı davranış bildirilmişdir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• İtakon turşusu yenilənə bilən mənbələrdən istehsal oluna bilən və kimyəvi olaraq çoxsaylı AM monomer və oliqomerinə çevrilə bilən funksional platform molekuludur.
• Doymamış poliesterlər, mono/diesterlər, hidroksiesterlər, poli(ester amid)lər, poli(ester tioeter)lər və non-izosiyanat uretanlar üzərindən fərqli material sinifləri hazırlanmışdır.
• İtakon turşusu törəmələri vat fotopolimerizasiyası, UV-DIW və FFF daxil olmaqla bir neçə əlavə istehsal texnologiyasında istifadə edilmişdir.
• Yüksək biobazlı karbon tərkibi ilə rəqabətli mexaniki xüsusiyyətlərin eyni materialda birləşdirilə bildiyi nümunələr mövcuddur.
• Forma yaddaşı, kimyəvi təkrar emal, biotibbi funksiya, nanohissəcik interfeysi və stimula həssas davranış kimi qabaqcıl xüsusiyyətlər əldə edilə bilir.
• Qatranın real davamlılığı yalnız itakon turşusunun biobazlı mənşəyindən deyil, bütün sintez və formulasiya zəncirindən asılıdır.
• Fotopolimerizasiya kinetikası, viskozluq və çevrilmə problemləri səbəbilə tamamilə (met)akrilatsız yüksək sürətli AM hələ də mühüm inkişaf sahəsidir.

Tədqiqatın demədiyi və ya sübut etmədiyi nəticələr

• İcmal itakon turşusunun bütün (met)akrilatları bu gün birbaşa əvəz edə biləcəyini göstərmir.
• İtakon turşusu istifadə edən hər qatranın ənənəvi qatranlardan ekoloji baxımdan üstün olduğu nəticəsi çıxarıla bilməz.
• Fərqli tədqiqatların mexaniki dəyərləri tək standart formulasiya və ya test üsulu altında əldə edilmədiyinə görə birbaşa sıralama aparıla bilməz.
• İcmal yeni eksperimental məlumat istehsal etmir.
• Biotibbi nümunələr insanlarda klinik uğur sübutu deyil.
• Yüksək biobazlı karbon tərkibi təkbaşına aşağı karbon izi və ya həyat dövrü üstünlüyü demək deyil.
• Tədqiqat itakon turşusu istehsalının Türkiyədəki iqtisadi və ya ekoloji tətbiq oluna bilməsini qiymətləndirmir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Bu necə elmi tədqiqatdır?

Bu tədqiqat eksperimental araşdırma, klinik iş və ya meta-analiz deyil; itakon turşusunun əlavə istehsal polimerlərində istifadəsinə dair mövcud ədəbiyyatı kimyəvi çevrilmə, proses tələbi, tətbiq və gələcək darboğazlar baxımından tənqidi şəkildə sintez edən icmal məqaləsidir.

Mənbə sistematik icmala xas məlumat bazası axtarış strategiyası, PRISMA axın diaqramı, açar söz sətirləri, nəşr tarama tarix aralığı və ya əvvəlcədən müəyyən edilmiş daxil etmə/xaric etmə meyarlarını bildirmir. Buna görə nəticələr statistik meta-analiz nəticəsi kimi şərh edilməməlidir.

İcmalın analiz çərçivəsi

Mənbə təxminən dörd elmi səviyyədə irəliləyir:

1. İtakon turşusunun kimyəvi quruluşu, bioloji istehsalı və əsas reaktivliyi.
2. Əlavə istehsala uyğun monomer və oliqomerlərin sintezi.
3. Vat fotopolimerizasiyası, UV-DIW və FFF kimi AM texnologiyalarının material tələbləri.
4. Mexaniki performans, kompozitlər, forma yaddaşı, təkrar emal və biotibbi tətbiqlər.

İcmalda önə çıxan sayısal nümunələr

Aşağıdakı dəyərlər müxtəlif mənbə tədqiqatlarından götürülüb və eksperiment şərtləri eyni deyil. Cədvəl birbaşa performans sıralaması aparmaq üçün deyil, icmalın ortaya qoyduğu texnoloji əhatəni göstərmək məqsədilə hazırlanıb.

Ən mühüm proses darboğazları

• Aşağı itakonat reaktivliyi: Bərkimə müddətləri akrilat/metakrilat sistemlərinə nisbətən uzana bilər.
• Yüksək viskozluq: Karboksilik turşu və hidroksil qruplarının hidrogen bağları vat fotopolimerizasiyasını çətinləşdirə bilər.
• Arzuolunmaz yan reaksiyalar: Oxa-Michael, aza-Michael və mesakonat izomerləşməsi reaktiv ikiqat bağları sərf edə bilər.
• Reaktiv seyreldici tələbi: Aşağı viskozluq təmin edən və eyni zamanda davamlı olan monomer tapmaq çətindir.
• İşıq keçiriciliyi: Nanohissəciklər fotopolimerizasiya işığını əngəlləyə bilər.
• Mexaniki performans: Yüksək biobazlı tərkibi qoruyarkən sərtlik, möhkəmlik və süneklik arasında balans qurulmalıdır.
• Sintezin real davamlılığı: Xlorlu reagentlər, həlledicilər və ya yüksək enerji tələbi biobazlı tərkibin üstünlüyünü azalda bilər.

Müəllifin gələcəyə dair qiymətləndirməsi

İcmalın nəticəsi tamamilə (met)akrilatsız qatranların yaxın gələcəkdə bütün tətbiqlərdə birbaşa üstün olacağı istiqamətində deyil. Daha real yanaşma az miqdarda, lakin effektiv komonomer istifadə etməklə (met)akrilat miqdarını azaltmaq və buna qarşı yüksək yenilənə bilən tərkib, yaxşı çap sürəti və rəqabətli mexaniki xüsusiyyətlər arasında balans qurmaqdır.

Müəllif həmçinin sərbəst radikal zəncir böyüməsindən kənara çıxan fotobaz başladılmış Michael reaksiyaları, tiol-ene kimyası, itakonimidlər və nəzarətli radikal strategiyaları kimi alternativ polimerizasiya mexanizmlərinin mövcud proses məhdudiyyətlərini aşa biləcək tədqiqat yolları olduğunu vurğulayır.

İtakon turşusunun heterosiklik monomer sintezi kimi əlavə istehsaldan kənarda göstərilmiş kimyəvi çevrilmələrinin AM qatranlarına tətbiqi də gələcək tədqiqatlar üçün potensial istiqamət kimi təqdim olunur.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam orijinal işin adı: Progress and Challenges of Using Itaconic Acid for Sustainable, Competitive and Advanced Polymers in Additive Manufacturing

Müəllif: James A. Dicks.

Müəllif sırası: Tək müəllifli tədqiqatdır.

Bərabər töhfə/bərabər birinci müəllif: Tətbiq edilmir; tədqiqat tək müəlliflidir.

Məsul müəllif: James A. Dicks.

Qurum: Centre for Materials Engineering, Department of Mechanical Engineering, University of Cape Town, Cape Town 7701, South Africa.

Mənbə növü: İcmal məqaləsi (Review Article).

Resenziya vəziyyəti: Resenziyalı jurnalda nəşr edilmiş icmal məqaləsidir.

Jurnal: Advances in Polymer Technology.

Xüsusi buraxılış: Advancements in Polymers and Polymer Composites for Additive Manufacturing: Innovations, Applications, and Future Directions.

Guest Editor: Srijoni Sengupta. Mənbədə Guest Editor kimi göstərilir; tədqiqatın müəllifi deyil.

Nəşriyyat: John Wiley & Sons Ltd.

Nəşr ili: 2026.

Məqalə nömrəsi: 7303252.

DOI: 10.1155/adv/7303252.

Alınma tarixi: 29 İyul 2025.

Reviziya tarixi: 7 Yanvar 2026.

Qəbul tarixi: 9 Yanvar 2026.

Rəsmi nəşr keçidi:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/adv/7303252

Lisenziya: Tədqiqat Creative Commons Attribution lisenziyası altında açıq girişli yayımlanmışdır. Məqalənin daxilində yenidən istifadə olunan bəzi üçüncü tərəf şəkillər üçün əlavə olaraq orijinal nəşrlərin icazə/lisenziya məlumatları göstərilmişdir; buna görə bu Verianla məqaləsinə mənbə şəkilləri toplu şəkildə kopyalanmamışdır.

Maliyyələşdirmə: Müəllif bu tədqiqat üçün maliyyə alınmadığını bildirir.

Maraq toqquşması: Müəllif maraq toqquşması olmadığını bəyan edir.

Məlumatların əlçatanlığı: Tədqiqatda yeni məlumat dəsti yaradılmadığı və ya təhlil edilmədiyi üçün məlumat paylaşımının tətbiq edilə bilmədiyi bildirilmişdir.

İcmal metodu: Tədqiqat itakon turşusunun istehsalı, kimyəvi çevrilməsi, AM üçün monomer/oliqomer dizaynı, üç əsas əlavə istehsal yanaşması və qabaqcıl tətbiqlər üzrə mövcud ədəbiyyatı tənqidi şəkildə sintez edir. Mənbədə sistematik icmala xas PRISMA proseduru, məlumat bazası axtarış sorğuları və ya əvvəlcədən müəyyən edilmiş daxil etmə/xaric etmə meyarları bildirilməmişdir.

Sayısal dəyərlərin statusu: Məqalədəki mexaniki xüsusiyyətlər, qatran tərkibləri, məhsuldarlıqlar, bərkimə müddətləri, biobazlı karbon tərkibləri və biotibbi nəticələr icmalın istinad etdiyi müxtəlif orijinal tədqiqatlardan götürülür. Bunlar James A. Dicks tərəfindən bu icmal çərçivəsində yenidən eksperimental olaraq ölçülmüş məlumatlar deyil və müxtəlif tədqiqatlar arasında eyni test şərtlərinin olduğu fərz edilməmişdir.

Əsas elmi sərhəd: Bu tədqiqat itakon turşusunun davamlı əlavə istehsal polimerləri baxımından mühüm platforma olduğunu dəstəkləyir; lakin bütün (met)akrilatların tam əvəz edildiyini, hər itakonat qatranının ekoloji baxımdan üstün olduğunu və ya biotibbi nümunələrin klinik effektivliyinin sübut olunduğunu göstərmir.

Elmi məzmun sərhədi: Bu Verianla məqaləsindəki kimyəvi yollar, AM texnologiyaları, tətbiq nümunələri, sayısal dəyərlər və məhdudiyyətlər araşdırılan icmala əsaslanır. Xarici doğrulama yalnız biblioqrafik nəşr identifikasiyasının yoxlanması üçün istifadə edilmiş, kənardan yeni eksperimental nəticə əlavə edilməmişdir.