Proceso de obtención y aplicaciones biomédicasde poliésteres alternantes constituidos por unidades de ácido4-hidroxibutírico e hidroxiácidos alifáticos.Obtaining process and biomedical applicationsof alternating polyesters consisting of acid units4-hydroxybutyric and aliphatic hydroxy acids.
La presente invención se refiere a un nuevoproceso de síntesis de copoliésteres derivados del ácido4-hidroxibutírico que permite su obtención conrendimientos elevados y pesos moleculares adecuados a suutilización posterior. El proceso descrito permite sintetizar estospoliésteres de secuencia regular de una forma muy simple al requerirse un número muy reducido de etapas.The present invention relates to a newsynthesis process of acid-derived copolyesters4-hydroxybutyric that allows its obtaining withhigh yields and molecular weights appropriate to yoursubsequent use The described process allows to synthesize theseregular sequence polyesters in a very simple way toa very small number of stages is required.
Dentro de esta familia de copoliésteres tieneespecial relevancia el derivado del ácido glicólico, materialbiodegradable y soluble en disolventes orgánicos que puedeutilizarse en biomedicina como sistema liberador de fármacos, enparticular bajo la forma de microesferas. Su estabilidad térmica ysu moderado punto de fusión facilitan su procesado térmico,garantizando a la vez su adecuación a la temperatura de uso.Within this family of copolyesters it hasspecial relevance the derivative of glycolic acid, materialbiodegradable and soluble in organic solvents that canused in biomedicine as a drug delivery system, inparticular in the form of microspheres. Its thermal stability andits moderate melting point facilitates its thermal processing,guaranteeing at the same time its adaptation to the temperature of use.
Los polímeros biodegradables presentan graninterés para su empleo en el sector biomédico debido a dos factoresprimordiales: a) la posibilidad de que el material se elimine deforma natural una vez que ha terminado su función, y b) la mayorseveridad en los requerimientos de seguridad y biocompatibilidadque deben presentar los biomateriales. Las aplicaciones puedenvariar ampliamente desde su empleo como suturas quirúrgicasbioabsorbibles hasta su utilización en ingeniería de tejidos o como sistemas liberadores de fármacos. En esta última aplicación, losmateriales poliméricos son idóneos, al ser prácticamente imposibleretener durante un tiempo apreciable un fármaco en una matrizconstituida por un compuesto de bajo peso molecular. El agente activo puede variar desde un factor de crecimiento de naturalezapeptídica hasta un agente antitumoral, un antibiótico o uncompuesto preventivo de la trombosis.Biodegradable polymers have greatinterest for employment in the biomedical sector due to two factorsparamount: a) the possibility that the material is removed fromnaturally once its function is finished, and b) the greatestseverity of safety and biocompatibility requirementsthat biomaterials must present. The applications canvary widely from its use as surgical suturesbioabsorbable until used in tissue engineering or asdrug releasing systems. In this last application, thepolymeric materials are suitable, being practically impossibleretain a drug in an array for an appreciable timeconstituted by a compound of low molecular weight. The agentactive may vary from a growth factor of naturepeptide to an antitumor agent, an antibiotic or aThrombosis preventive compound.
Es interesante que un polímero que vaya a serempleado como sistema liberador pueda procesarse en forma depequeñas microesferas, en cuyo interior pueda distribuirse uniformemente el agente activo. Entre los métodos más habituales depreparación puede considerarse la extracción o evaporación de unafase orgánica que está finamente dispersada en una fase acuosa(Jain, R., Shah, N. H., Malick, A. W., Rhodes, C. T.Drug Development and Industrial Pharmacy 28, 703-727,1998), hallándose el polímero y el fármaco disueltos en la primera.Las microesferas deben presentar una estructura porosa y un tamañode poro controlable para poder ejercer satisfactoriamente su funcióncomo sistema de transferencia de materia con los alrededores.It is interesting that a polymer to be used as a releasing system can be processed in the form of small microspheres, into which the active agent can be distributed evenly. Among the most common methods of preparation can be the extraction or evaporation of an organic phase that is finely dispersed in an aqueous phase (Jain, R., Shah, NH, Malick, AW, Rhodes, CTDrug Development and Industrial Pharmacy 28, 703 -727, 1998), the polymer and drug being dissolved in the first. The microspheres must have a porous structure and a controllable pore size in order to successfully perform their function as a matter transfer system with the surroundings.
Actualmente los polihidroxialcanoatosconstituyen la principal familia de polímeros sintéticos utilizadosen biomedicina. Concretamente la poliglicolida es el material más empleado en aplicaciones clínicas, especialmente como suturaquirúrgica (Schmitt, E. E., Polistina, R. A., U. S. Pat. 3,297,033,1967). La polilactida presenta una menor velocidad de degradación yuna mayor facilidad de procesado, factores ambos que amplían suaplicabilidad. Por ejemplo, la rápida degradación de lapoliglicolida puede generar una respuesta inflamatoria quedificulta la reparación de tejidos cuando la cantidad implantada eselevada. Por otra parte es difícil preparar microesferas de poliglicolida, idóneas para su utilización como matrices liberadorasde fármacos, debido a su muy limitada solubilidad. Lapolicaprolactona es uno de los materiales más empleados comosistema liberador debido a su reducida temperatura de transiciónvítrea que le confiere una naturaleza gomosa, su baja temperaturade fusión, su reducida velocidad de degradación y su capacidad paraformar aleaciones compatibles con una amplia variedad de polímeros(Pitt, C. G., Marks, T. A., Schindler, A., Baker, R.ControlledRelease of Bioactive Materials, Academic Press Inc.: New York,1980). Copolímeros de lactida, glicolida y caprolactona son tambiénampliamente utilizados como sistemas liberadores de fármacos y eningeniería de tejidos (Tamber, H., Johansen, P., Merkle, H. P.,Gander, B.Advanced Drug Delivery Reviews, 357, 57, 2005;).Currently, polyhydroxyalkanoates constitute the main family of synthetic polymers used in biomedicine. Specifically, polyglycolide is the most commonly used material in clinical applications, especially as surgical sutures (Schmitt, EE, Polistina, RA, US Pat. 3,297,033, 1967). The polylactide has a lower degradation rate and a greater ease of processing, both factors that extend its applicability. For example, the rapid degradation of polyglycolide can generate an inflammatory response that makes tissue repair difficult when the implanted amount is high. On the other hand, it is difficult to prepare polyglycolide microspheres, suitable for use as drug-releasing matrices, due to their very limited solubility. Polycaprolactone is one of the most used materials as a releasing system due to its reduced glass transition temperature that gives it a rubbery nature, its low melting temperature, its low degradation rate and its ability to form alloys compatible with a wide variety of polymers (Pitt, CG, Marks, TA, Schindler, A., Baker, R.Controlled Release of Bioactive Materials , Academic Press Inc .: New York, 1980). Lactide, glycolide and caprolactone copolymers are also widely used as drug delivery systems and tissue engineering (Tamber, H., Johansen, P., Merkle, HP, Gander, B.Advanced Drug Delivery Reviews , 357, 57, 2005 ;).
A pesar de que elpoli(3-hidroxibutirato) se producenaturalmente, su utilización biomédica es restringida debido a sulentísima velocidad de degradación en el cuerpo humano. Copolímerosde ácido 3-hidroxibutírico y ácido4-hidroxibutírico pueden producirse tambiénnaturalmente (Choi, M. H., Yoon, S. C., Lenz, R. W.,Applied and Environmental Microbiology, 1570, 65, 1999) aunque por elmomento sus aplicaciones continúan poco estudiadas al igual queocurre con el homopolímero de ácido 4-hidroxibutírico.Although poly (3-hydroxybutyrate) occurs naturally, its biomedical use is restricted due to its very slow degradation rate in the human body. Copolymers of 3-hydroxybutyric acid and 4-hydroxybutyric acid can also occur naturally (Choi, MH, Yoon, SC, Lenz, RW,Applied and Environmental Microbiology , 1570, 65, 1999) although for the moment their applications are still poorly studied as well. which occurs with the homopolymer of 4-hydroxybutyric acid.
Los polihidroxialcanoatos sintéticosanteriormente mencionados suelen prepararse mediante lapolimerización térmica en masa por apertura de anillo de glicolida,lactida o caprolactona. Los polihidroxialcanoatos de origen naturalson producidos intracelularmente por distintos microorganismos,acumulándose en forma granular como fuente de carbón y de reservaenergética. La composición de los polímeros y copolímeros dependede las condiciones de fermentación y de los monómeros empleados.Synthetic polyhydroxyalkanoatesmentioned above are usually prepared bymass thermal polymerization by opening glycolide ring,lactide or caprolactone. Naturally occurring polyhydroxyalkanoatesthey are produced intracellularly by different microorganisms,accumulating in granular form as a source of coal and reserveenergetic The composition of polymers and copolymers dependsof fermentation conditions and monomersemployees.
Recientemente se ha desarrollado un proceso parala síntesis de poliésteres derivados de \alpha-hidroxiácidos, principalmente poliglicólicoy poliláctico (Epple, M., Herzberg, O.,Journal of BiomedicalMaterials Research, 43, 83-88, 1998; Herzberg,O., Epple, M.,European Journal of Inorganic Chemistry, 6,1395-1406, 2001). Éste puede considerarsealternativo a la polimerización por apertura de anillo aunque lospesos moleculares obtenidos son muy reducidos. El proceso estábasado en la polimerización térmica de sales metálicas de derivadoshalogenados de los ácidos glicólico y láctico.Recently, a process has been developed for the synthesis of polyesters derived from α-hydroxy acids, mainly polyglycolic and polylactic (Epple, M., Herzberg, O.,Journal of Biomedical Materials Research , 43, 83-88, 1998; Herzberg, O ., Epple, M.,European Journal of Inorganic Chemistry , 6, 1395-1406, 2001). This can be considered alternative to ring opening polymerization although the molecular weights obtained are very low. The process is based on the thermal polymerization of metal salts of halogenated derivatives of glycolic and lactic acids.
El método se ha intentado extender, aunque sinéxito, ala preparación de poliésteres derivados de\omega-hidroxiácidos. Por el contrario, el procesoha resultado satisfactorio cuando se sintetizan distintos tipos depoliesteramidas regulares que incluyen unidades de ácido glicólico(Vera, M., Rodríguez-Galán, A., Puiggalí, J.,Macromolecular Rapid Communications, 25,812-817, 2004).The method has been tried to extend, although without success, the preparation of polyesters derived from? -Hydroxy acids. On the contrary, the process has been satisfactory when different types of regular polyesteramides are synthesized, including glycolic acid units (Vera, M., Rodríguez-Galán, A., Puiggalí, J.,Macromolecular Rapid Communications, 25 , 812-817 , 2004).
El proceso que aquí describimos permite prepararcopoliésteres de secuencia regular y que incluyen unidades de ácido4-hidroxibutírico, garantizándose asimismo un peso molecular adecuado. La síntesis de estos copoliésteres se consiguepartiendo de un monómero representativo de la secuencia y teniendocomo terminales un átomo de halógeno y una sal metálica.The process described here allows us to prepareregular sequence copolyesters and which include acid units4-hydroxybutyric, also guaranteeing a weightadequate molecular. The synthesis of these copolyesters is achievedstarting from a representative monomer of the sequence and havingas terminals a halogen atom and a metal salt.
La presente invención se refiere a un nuevométodo de preparación de poliésteres constituidos por unidades deácido 4-hidroxibutírico y distintos hidroxiácidosalifáticos. El proceso se basa en una polimerización de salesmetálicas de derivados clorados. Los productos obtenidos sonnovedosos por su secuencia regular, siendo particularmente interesante el derivado de ácido glicólico por sus potencialesaplicaciones en el ámbito biomédico.The present invention relates to a newPolyester preparation method consisting of units of4-hydroxybutyric acid and various hydroxy acidsaliphatic The process is based on a polymerization of saltsChlorinated derivatives metal. The products obtained arenovel by its regular sequence, being particularlyinteresting the derivative of glycolic acid for its potentialsapplications in the biomedical field.
Los productos son semicristalinos y secaracterizan por su degradabilidad y su baja temperatura detransición vítrea. Su solubilidad en disolventes orgánicos permiteque puedan prepararse en forma de microesferas por el método deevaporación de mezclas bifásicas.The products are semi-crystalline and arecharacterized by its degradability and its low temperature ofglass transition Its solubility in organic solvents allowsthat can be prepared in the form of microspheres by the method ofevaporation of biphasic mixtures.
Los poliésteres se caracterizan por la unidadrepetitiva -[O(CH_{2})_{3}COOCHR(CH_{2})_{n-2}CO]-,siendo más interesantes aquellos con R = H y valores 2 y 6 den. Estos corresponden a derivados de ácido glicólico y de\varepsilon-caprolactona que son las unidades másfrecuentes de los polímeros actualmente utilizados en biomedicina.Los comonómeros son
\omega-hidroxiácidoscuando R corresponde a un átomo de hidrógeno. Se consideran tambiénlos comonómeros correspondientes a los ácidos láctico (n = 2y R = CH_{3}), 3-hidroxibutírico (n = 3 yR = CH_{3}) y 4-hidroxivalérico (n = 4 y R= CH_{3}).Polyesters are characterized by the repetitive unit - [O (CH 2) 3 COOCHR (CH 2) n-2 CO] -, being more interesting those with R = H and values 2 and 6 ofn . These correspond to derivatives of glycolic acid and ε-caprolactone which are the most frequent units of the polymers currently used in biomedicine. The comonomers are
? -hydroxy acids when R corresponds to a hydrogen atom. The comonomers corresponding to lactic acids (n = 2 and R = CH 3), 3-hydroxybutyric acid (n = 3 and R = CH 3) and 4-hydroxyvaleric acid (n = 4 and R = CH_) are also considered {3}).
En el esquema adjunto se ilustra elprocedimiento que se ha utilizado para la obtención de losmencionados poliésteres alternantes.The attached scheme illustrates theprocedure that has been used to obtain thementioned alternating polyesters.
Para obtener la secuencia regular se hacereaccionar el cloruro de 4-clorobutirilo con el hidroxiácido apropiado en un disolvente orgánico El producto que serecupera por evaporación se disuelve o se suspende en agua, y seneutraliza con un hidróxido metálico (preferentemente de sodio,potasio o cesio) hasta un pH cercano a 10. La correspondiente salse recupera del medio de reacción y tras lavarse adecuadamente constituye el monómero que se utiliza en las polimerizaciones.To get the regular sequence is donereact the 4-chlorobutyryl chloride with theappropriate hydroxy acid in an organic solvent The product to berecovered by evaporation dissolved or suspended in water, andneutralizes with a metal hydroxide (preferably sodium,potassium or cesium) up to a pH close to 10. The corresponding saltrecover from the reaction medium and after washing properlyit constitutes the monomer that is used in the polymerizations.
El producto suele ser altamente higroscópico porlo que se debe tener especial cuidado en eliminar la humedad tantosi se quiere almacenar como si se quiere polimerizar, evitando deesta forma posibles degradaciones posteriores.The product is usually highly hygroscopic becausewhat should be taken special care in removing moisture so muchif you want to store as if you want to polymerize, avoidingthis way possible further degradations.
Las polimerizaciones tienen como fuerza motor laformación de cloruro metálico, al establecerse nuevos enlaces ésterentre los monómeros. La temperatura de fusión del monómero, lacinética de la reacción de condensación y la temperatura óptima de polimerización dependen de las sales metálicas empleadas. Engeneral, se observa que tanto la temperatura de fusión como la depolimerización decrecen con el tamaño del catión. La reacción tienepreferentemente lugar en estado liquido al ser superior la temperatura de polimerización y al tener el polímero final un bajopunto de fusión. Sin embargo, la reacción puede iniciarse en estadosólido en una primera etapa donde se efectúa la reacción a reducidatemperatura. La orientación adecuada de los grupos reactivos en elsólido cristalino permite que se forme rápidamente un prepolímero.La segunda etapa, efectuada a mayor temperatura, transcurreexclusivamente en fase líquida, permitiendo la agitación (magnéticao mecánica) del medio.The polymerizations have the driving force asformation of metallic chloride, when new ester bonds are establishedbetween the monomers. The melting temperature of the monomer, thekinetics of the condensation reaction and the optimum temperature ofpolymerization depend on the metal salts used. InIn general, it is observed that both the melting temperature and the temperature ofpolymerization decrease with cation size. The reaction haspreferably place in a liquid state when thepolymerization temperature and having the final polymer a lowmelting point. However, the reaction can start in a statesolid in a first stage where the reaction is carried out at reducedtemperature. Proper orientation of the reactive groups in theCrystalline solid allows a prepolymer to form quickly.The second stage, carried out at a higher temperature, takes placeexclusively in liquid phase, allowing stirring (magneticor mechanical) of the medium.
La polimerización avanza en la mayoría de loscasos hasta unos pesos moleculares que pueden considerarseadecuados para las posteriores aplicaciones. Las viscosidades intrínsecas medidas en ácido dicloroacético a 25ºC pueden llegar aser superiores a 0.5 dL/g. Las sales sódicas deben polimerizarse alas temperaturas más elevadas, pudiendo en algunos casos producirseuna cierta degradación a tiempos de reacción elevados que limita eltamaño molecular.Polymerization advances in most of thecases up to molecular weights that can be consideredsuitable for subsequent applications. Viscositiesintrinsic measurements in dichloroacetic acid at 25 ° C can reachbe greater than 0.5 dL / g. Sodium salts should polymerize tothe highest temperatures, being able in some cases to occursome degradation at high reaction times that limits themolecular size
Los polímeros se obtienen en forma de compositecon una matriz polimérica que ocluye la sal metálica. Esta puedeeliminarse mediante un simple lavado con agua dando lugar a unmaterial de naturaleza porosa. También puede procederse a ladisolución parcial del producto de reacción, por ejemplo mediantediclorometano, y a la precipitación del polímero con metanol.The polymers are obtained in the form of compositewith a polymer matrix that occludes the metal salt. This canbe removed by a simple wash with water resulting in aporous nature material. You can also proceed to thepartial dissolution of the reaction product, for example bydichloromethane, and the precipitation of the polymer with methanol.
La solubilidad de estos poliésteres endisolventes orgánicos permite que puedan prepararse microesferas delos mismos por el método de evaporación de mezclas bifásicas. Lasmicroesferas pueden incorporar diferentes fármacos y por tanto ser utilizadas como sistemas dosificadores. Una disolución de polímero yel fármaco apropiado en un disolvente orgánico como eldiclorometano se dispersa finamente en una fase acuosa, manteniendouna vigorosa agitación mecánica. Se añade asimismo un surfactantecomo el alcohol polivinílico y cloruro sódico. La agitación semantiene hasta la evaporación completa de la fase orgánica,recuperándose el polímero por centrifugación. Para las aplicacionesde dosificación, se efectúa un tamizado y se selecciona la fraccióncon diámetros comprendidos entre unos 45 y 80 \mum ya que se considera la más apropiada. El proceso permite obtener microesferasde tamaño uniforme, superficie rugosa y porosidad controlable.The solubility of these polyesters inorganic solvents allow microspheres ofthe same by the evaporation method of biphasic mixtures. Themicrospheres can incorporate different drugs and therefore beused as dosing systems. A solution of polymer andthe appropriate drug in an organic solvent such asDichloromethane is dispersed finely in an aqueous phase, keepinga vigorous mechanical agitation. A surfactant is also addedsuch as polyvinyl alcohol and sodium chloride. Agitation ismaintains until the complete evaporation of the organic phase,recovering the polymer by centrifugation. For applicationsdosing, screening is done and the fraction is selectedwith diameters between about 45 and 80 µm since itConsider the most appropriate. The process allows to obtain microspheresuniform size, rough surface and controllable porosity.
Los siguientes ejemplos no pretenden serlimitantes, sino describir un proceso de obtención del polímero conformación de cloruro potásico como fuerza motor y la preparación demicroesferas de polímero con la incorporación de un fármaco. Adicionalmente se demuestra la degradabilidad del material y seilustra su idoneidad como sistema liberador.The following examples are not intended to belimitations, but to describe a process of obtaining the polymer withformation of potassium chloride as a driving force and the preparation ofPolymer microspheres with the incorporation of a drug.Additionally the degradability of the material is demonstrated andillustrates its suitability as a liberating system.
Utilizando un embudo de adición, se añaden 12.5cm^{3} (0.11 moles) de cloruro de 4-clorobutirilodisueltos en 20 cm^{3} de cloroformo anhidro a 100 cm^{3} de unadisolución de ácido glicólico (8.4 g, 0.11 moles) en cloroformoanhidro contenida en un matraz enfriado a 0ºC mediante un baño deagua y sal. La adición se efectúa lentamente durante un periodo deuna hora bajo agitación vigorosa. Para neutralizar los gases de ácido clorhídrico producidos durante la reacción se utiliza un tuborelleno de hidróxido sódico. Posteriormente, la mezcla de reacciónse mantiene en agitación a temperatura ambiente durante tres horasmás y se efectúa un lavado con agua mediante un embudo deextracción. Tras evaporar la fase orgánica se obtiene un aceiteincoloro con un rendimiento del 75% que corresponde al carboximetiléster del ácido 4-clorobutanoico. Este aceite sedisuelve posteriormente en agua y se neutraliza con hidróxidopotásico (1 M), manteniendo el medio a 0ºC. Cuando el pH alcanza unvalor entre 10 y 11, se congela y liofiliza la solución. Tras lavarabundantemente con isobutanol se obtiene la sal con un rendimientodel 80%.Using an addition funnel, 12.5 are addedcm3 (0.11 mol) of 4-chlorobutyryl chloridedissolved in 20 cm 3 of anhydrous chloroform at 100 cm 3 of aglycolic acid solution (8.4 g, 0.11 mol) in chloroformanhydrous contained in a flask cooled to 0 ° C by means of a bath ofwater and salt. The addition is carried out slowly over a period ofone hour under vigorous agitation. To neutralize the gases ofhydrochloric acid produced during the reaction a tube is usedsodium hydroxide filler. Subsequently, the reaction mixtureit is kept under stirring at room temperature for three hoursmore and a water wash is carried out by means of a funnel ofextraction. After evaporating the organic phase an oil is obtainedcolorless with a yield of 75% corresponding to carboxymethyl4-chlorobutanoic acid ester. This oil issubsequently dissolved in water and neutralized with hydroxidepotassium (1 M), keeping the medium at 0 ° C. When the pH reaches avalue between 10 and 11, the solution is frozen and lyophilized. After washingabundantly with isobutanol the salt is obtained with a yield80%
Infrarrojo (KBr, \nu, cm^{-1}): 2962 y 2926(CH_{2}), 1728 (CO, éster), 1611 (CO, sal), 1210 y 1184(C-O-C, éster).Infrared (KBr, ν, cm -1): 2962 and 2926(CH 2), 1728 (CO, ester), 1611 (CO, salt), 1210 and 1184(C-O-C, ester).
^{1}H NMR (DMSO, 300 MHz): \delta 4.03(singulete, 2H, OCH_{2}CO), 3.67 (triplete, 2H, ClCH_{2}), 2.34(triplete, 2H, CH_{2}COO), 1.92 (quintuplete, 2H,CH_{2}CH_{2}COO) ppm.1 H NMR (DMSO, 300 MHz): δ 4.03 (singlet, 2H, OCH 2 CO), 3.67 (triplet, 2H, ClCH 2), 2.34 (triplet, 2H, CH 2) COO), 1.92 (quintuple, 2H, CH 2 CH 2 COO) ppm.
^{13}C NMR (DMSO, 300 MHz): \delta 171.95(COO), 169.28 (COOK), 64.10 (OCH_{2}CO), 44.74(ClCH_{2}), 31.24
(CH_{2}COO), 28.03(CH_{2}CH_{2}COO) ppm.13 C NMR (DMSO, 300 MHz): δ 171.95 (COO), 169.28 (COOK), 64.10 (OC H 2 CO), 44.74 (ClCH 2), 31.24
(C H 2 COO), 28.03 (C H 2 CH 2 COO) ppm.
En un matraz provisto de agitación y bajo unaatmósfera inerte de nitrógeno se introduce la sal anteriortriturada y previamente secada en un desecador al vacío. En una primera fase se calienta el matraz hasta una temperatura de 60ºCdurante 2.5 h y posteriormente a 100ºC hasta que se observa lalicuefacción del medio de reacción. En una segunda fase se calientael matraz hasta una temperatura de 150ºC durante 8 h. Tras enfriarhasta temperatura ambiente, se obtiene una masa sólida blanca quecorresponde a la mezcla de polímero y cloruro potásico. El polímerose disuelve en diclorometano, se separa del cloruro mediantecentrifugación, se recupera por precipitación con metanol y se lavaabundantemente con agua, metanol y eter etílico. La viscosidadintrínseca (medida en ácido dicloroacético a 25ºC) es superior a 0.5dL/g mientras que el peso molecular promedio en peso determinadomediante GPC es superior a 20 000 g/mol. El rendimiento depolimerización es cercano al 30%.In a flask with agitation and under ainert atmosphere of nitrogen the previous salt is introducedcrushed and previously dried in a vacuum desiccator. In afirst phase the flask is heated to a temperature of 60 ° Cfor 2.5 h and then at 100 ° C until theliquefaction of the reaction medium. In a second phase it heats upthe flask to a temperature of 150 ° C for 8 h. After coolinguntil room temperature, a white solid mass is obtained thatcorresponds to the mixture of polymer and potassium chloride. Polymerdissolved in dichloromethane, separated from chloride bycentrifugation, recovered by precipitation with methanol and washedabundantly with water, methanol and ethyl ether. Viscosityintrinsic (measured in dichloroacetic acid at 25 ° C) is greater than 0.5dL / g while the weight average molecular weight determinedby CPG it is greater than 20,000 g / mol. The performance ofpolymerization is close to 30%.
Infrarrojo (KBr, cm^{-1}): 2969 y 2853(CH_{2}), 1738 (CO, éster), 1243 y 1156(C-O-C, éster).Infrared (KBr, cm -1): 2969 and 2853(CH2), 1738 (CO, ester), 1243 and 1156(C-O-C, ester).
^{1}H NMR (CHCl_{3}, TMS, 300 MHz): \delta4.62 (singulete, 2H, OCH_{2}CO), 4.24 (triplete, 2H, OCH_{2}),2.52 (triplete, 2H, CH_{2}COO), 2.03 (quintuplete, 2H,CH_{2}CH_{2}COO) ppm.1 H NMR (CHCl 3, TMS, 300 MHz): δ 4.62 (singlet, 2H, OCH 2 CO), 4.24 (triplet, 2H, OCH 2), 2.52 (triplet, 2H , CH 2 COO), 2.03 (quintuple, 2H, CH 2 CH 2 COO) ppm.
^{13}C NMR (CHCl_{3}, TMS, 300 MHz):\delta 172.00 (CO, butírico), 167.63 (CO, glicólico), 64.15(OCH_{2}), 60.64
(COOCH_{2}COO), 30.72(CH_{2}COO), 23.75 (CH_{2}CH_{2}COO) ppm.13 C NMR (CHCl 3, TMS, 300 MHz): δ 172.00 (CO, butyric), 167.63 (CO, glycolic), 64.15 (OCH 2), 60.64
(COOC H 2 COO), 30.72 (CH 2 COO), 23.75 (C H 2 CH 2 COO) ppm.
El análisis térmico diferencial de barridomuestra que el polímero presenta una temperatura de fusión cercanaa los 110ºC y una temperatura de transición vítrea de -15ºC. Elanálisis termogravimétrico indica que el polímero puede procesarsedesde el estado fundido al estar la temperatura de inicio dedescomposición por encima de los 250ºC.Differential thermal scanning analysisshows that the polymer has a near melting temperatureat 110 ° C and a glass transition temperature of -15 ° C. Hethermogravimetric analysis indicates that the polymer can be processedfrom the molten state to the start temperature ofdecomposition above 250 ° C.
Las microesferas del polímero se preparan por elmétodo de evaporación de una mezcla constituida por una faseorgánica y una fase acuosa. 2 g de polímero se disuelven en 45 cm^{3} de diclorometano, añadiéndose la cantidad apropiada delfármaco. La solución resultante se dispersa en 500 cm^{3} de unasolución acuosa que contiene 4 g de alcohol polivinílico (grado dehidrólisis 87-89%, peso molecular promedio en pesode 13000-23000 g/mol) y 5 g de cloruro sódico, laadición se efectúa mientras se agita mecánicamente a una velocidadde 1.300 rpm. La mezcla bifásica se mantiene en agitación hasta quetodo el diclorometano se evapora. Las microesferas se separan por centrifugación, al igual que tras los sucesivos lavados con agua.Únicamente después de la última etapa de lavado se separa elproducto mediante filtración.The polymer microspheres are prepared by theevaporation method of a mixture consisting of a phaseOrganic and an aqueous phase. 2 g of polymer dissolve in 45cm 3 of dichloromethane, adding the appropriate amount ofdrug. The resulting solution is dispersed in 500 cm 3 of aaqueous solution containing 4 g of polyvinyl alcohol (degree ofhydrolysis 87-89%, weight average molecular weightof 13000-23000 g / mol) and 5 g of sodium chloride, theaddition is done while mechanically stirring at a speedof 1,300 rpm. The biphasic mixture is kept under stirring untilAll dichloromethane evaporates. The microspheres are separated bycentrifugation, as after successive washing with water.Only after the last washing stage is theproduct by filtration.
El análisis granulométrico realizado mediantetamices con tamaños de poro de 1000, 500, 250, 125, 100, 80y
45 \mum muestra una curva bimodal con una fracción significativa de microesferas con diámetros comprendidos entre 45 y80 \mum que se considera la más idónea para su empleo comosistema liberador. La observación mediante microscopia de barridorevela que las partículas presentan una forma esférica y unasuperficie rugosa.The granulometric analysis performed using sieves with pore sizes of 1000, 500, 250, 125, 100, 80 and
45 µm shows a bimodal curve with a significant fraction of microspheres with diameters between 45 and 80 µm which is considered the most suitable for use as a releasing system. The observation by scanning microscopy reveals that the particles have a spherical shape and a rough surface.
Las microesferas depoli(4HB-alt-glc) se degradan hidrolíticamente encondiciones fisiológicas aportadas por un tampón fosfato de pH 7.4y una temperatura de 37ºC. De esta forma, tras 10 y 35 días deexposición se observa una caída del peso molecular promedio en pesodesde un valor inicial de 20.000 g/mol hasta unos valores finales de 16.700 y 8.900 g/mol, respectivamente. En estas condiciones, ladegradación transcurre por tanto a una velocidad moderada.The microspheres of poly (4HB-alt -glc) are hydrolytically degraded under physiological conditions provided by a phosphate buffer of pH 7.4 and a temperature of 37 ° C. Thus, after 10 and 35 days of exposure, a drop in the average molecular weight by weight is observed from an initial value of 20,000 g / mol to final values of 16,700 and 8,900 g / mol, respectively. Under these conditions, degradation takes place at a moderate speed.
El polímero se degrada fácilmente por la acciónde enzimas con actividad estearasa como la lipasa dePseudomonasCepacia. Se alcanza una pérdida de peso del 10% tras 20 días deexposición en un medio a 37ºC y pH 7.4 que contiene la enzima (0.1mg/cm^{3}), mientras que el peso molecular se reduce hasta unvalor de 10 000 g/mol después de sólo catorce días deexposición.The polymer is easily degraded by the action of enzymes with esterase activity such asPseudomonas Cepacia lipase. A weight loss of 10% is achieved after 20 days of exposure in a medium at 37 ° C and pH 7.4 containing the enzyme (0.1 mg / cm 3), while the molecular weight is reduced to a value of 10,000 g / mol after only fourteen days of exposure.
La siguiente figura ilustra la cinética deliberación del fármaco triclosan en un medio celular (medio deEagle modificado por Dulbecco conteniendo un 7.5% (peso/volumen) debicarbonato sódico y 10% (volumen/volumen) de suero bovino a pH7.42). Se observa que aproximadamente un 80% de la carga inicial selibera al medio tras unas 50 horas de exposición, tiempo que esinsuficiente para producir una degradación hidrolítica acusada delpolímero.The following figure illustrates the kinetics ofrelease of the triclosan drug in a cellular medium (medium ofEagle modified by Dulbecco containing 7.5% (weight / volume) ofsodium bicarbonate and 10% (volume / volume) of bovine serum at pH7.42). It is observed that approximately 80% of the initial charge isreleases to the environment after about 50 hours of exposure, time that isinsufficient to produce a marked hydrolytic degradation ofpolymer.
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