بخشی از مقاله
چکیده: : پلی لاکتیک-کو-گلایکولیک اسید - PLGA - یک پلی استر آلیفاتیک ترموپلاستیک و یکی از موفقترین پلیمرهای زیست تخریبپذیر است. از میان طبقات مختلف پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند پلی لاکتیک اسید و پلی گلایکولیک اسید، کوپلیمر پلی لاکتیک -کو-گلایکولیک اسید بدلیل ویژگیهای جذاب آن توجه فراوانی به خود جلب کرده است. از این ویژگی می توان به - 1 تجزیه زیستی و سازگاری با محیط زیست - 2 تایید توسط اداره غذا و داروی آمریکا FDA برای تحویل دارو - 3 حفاظت از دارو از تخریب - 4 امکان انتشار مداوم - 5 تعامل بهتر با مواد زیستی و بعنوان سیستم های تحویل دارو در کاربردهای مختلف پزشکی مانند واکسیناسیون، درمان سرطان و سایر بیماریها نام برد.
در این پژوهش، کوپلیمریزاسیون لاکتیک اسید و گلایکولیک اسید در اولین مرحله تولید یک الیگومر از L-LA/GA کرده و سپس این الیگومر برای اولین بار با کاتالیزگر قلع کلرید تثبیت شده بر روی سیلیکا و همچنین سیلیکا سولفوریک اسید به عنوان بستر جامد و قابل بازیابی، پلیمر شده و بدین ترتیب PLGA نهیه گردید. پلیمر تهیه شده در حلال کلروفرم حل شده و با افزودن دی اتیل اتر کریستاله شد. پلیمر تهیه شده با استفاده از آنالیزهای FT-IR و NMR شناسایی شده و خواص آن از جمله جرم مولکولی، دمای ذوب و نقطه شیششه ای شدن آن توسط تکنیک های سنجش گرانروی و TGA, DSC مورد بررسی قرار گرفت.
مقدمه:
پلی استرهای آلیفاتیک یکی از پر مصرفترین پلیمرهای زیست تخریبپذیر در زمینهی پزشکیاند که با آبکافت گروههای استری تخریب میشوند. PLGA پلی - لاکتیک -کو - گلایکولیک اسید - یک نوع پلی استر آلیفاتیک و میتواند بطور کامل به H2O و CO2 تبدیل شود و کاملا برای محیط بیضرر و غیرسمی است. PLGA مادهای است که بعلت زیست سازگاری آن معمولا در پزشکی استفاده میشود و در زمینههای زیادی کاربرد دارد مانند: بخیههای پزشکی، مواد تقویت استخوان، میکروسپوس مواد مخدر و مهندسی بافت.
PLGA از واحدهای مونومر لاکتیک اسید و گلایکولیک اسید تشکیل شده و به دو روش سنتز میشود: - 1 پلیمریزاسیون بازشدن حلقه - 2 پلیمریزاسیون مستقیم مذاب. روش پلیمریزاسیون بازشدن حلقه مزایای زیادی دارد از جمله هیچ گونه آب اضافی در سیستم موجود نیست و نیاز به روش های حذف آب ندارد و مونومرهای حلقوی و پلیمرهای خطی حاصل خواص کاملا متفاوتی دارند. بنابراین جداسازی محصول و خالصسازی آن آسان است.
پلیمریزاسیون مستقیم مذاب نیز مزایای دارد مانند: محلول پلیمریزاسیون با موفقیت میتواند بر مشکلات در کنترل جنبشی غلبه کند، حذف موثر آب و PLGA را با وزن مولکولی بالا میتوان تهیه کرد. انتخاب کاتالیزگر در سنتز این پلیمرها اهمیت زیادی دارد زیرا اغلب کاتالیزگرها سمی یا غیرسمی نبودن آنها اثبات نشده و اگر نتوان کاتالیزگر را از پلیمر سنتز شده کاملا خارج کرد استفاده از محصول توسط مراکز قانونی و بهداشتی ممنوع و محدود میشود. به همین دلیل از کاتالیزگر غیرسمی یا با سمیت کمتر استفاده میشود. قلع اکتانوات در حال حاضر پر مصرفترین کاتالیزگر است. زیرا استفاده از آن در کاربردهای دارویی تایید شده است.
بخش تجربی
مرحله ی اول تولید الیگومر:
ابتدا حجم معینی از محلول 90 درصد لاکتیک اسید و گلایکولیک اسید درون بالن ریخته و سپس چرخنده مغناطیسی مناسب درون بالن قرار داده شد. دمای واکنش 160 د رجه سانتی گراد به مدت 6 ساعت افزایش یافت. سپس درب بالن به پمپ خلا متصل و اعمال خلا انجام گرفت. بعد از اعمال خلا بالن واکنش از حمام روغن خارج و یک الیگومر چسبناک از L-LA GA/ تولید شد که رنگ آن از بیرنگ به زرد متمایل به نارنجی تغییر رنگ داد.
مرحل ی دوم تولید پلیمر:
کاتالیزگرهای سیلیکا سولفوریک اسید و کلرید قلع تثبیت شده بر روی سیلیکا با الیگومر در بالن مخلوط شدند. مخلوط واکنش با همزن مکانیکی تا دمای 180 درجه سانتی گراد به تدریج گرم شد. وقتی دما تا 180 درجه سانتی گراد افزایش یافت آن را خلا کردند و یک محصول چسبناک از L -لاکتید و گلایکولید تولید و در پایان واکنش بالن از حمام روغن خارج تا خنک شود. پلیمر بدست آمده شکلی مشابه با عسل خوراک دارد. که به محض سرد شدن در محیط سفت و حالت صمغی داشت.
سپس محصول بدست آمده در حلال کلروفرم حل شد و به آن دی اتیل اتر اضافه نمودند و رسوب سفید حاصل را فیلتر و خشک کردند و در نتیجه PLGA حاصل شد. خالص کردن :PLGA رسوبی را که خشک شده در حلال کلروفرم حل شد و به آن دی اتیل اتر را اضافه کردند و رسوب داد و سپس رسوب را فیلتر و خشک کردند و جرم مولکولی آن را با دستگاه NMR و ویسکومتر اندازه گیری کردند که جرم مولکولی آن 2729/99 شد. اندازه گیری دمای ذوب ,TM دمای انتقال شیشه ای Tg با دستگاه DSC انجام شد
نتایج و بحث
در طول واکنش به طور جزئی بر روی دیواره فلاسک واکنش بخاراتی تشکیل و پس از خنک شدن به طور طبیعی کریستال شد و بوسیله پمپ خلا مکش انجام گرفت ولی با این حال تشکیل بخارها شدید و شدیدتر شد .برخی از کریستال ها برای تجزیه و تحلیل و برای تشخیص ترکیب آن ها و در نتیجه برای تعیین یک مسیر مناسب تر برای سنتز حذف شدند. گلایکولید در دقیقه های اول از واکنش حذف شد در حالی که مونومرهای دیگر DوL لاکتید نیاز به زمان بیشتری برای ذوب شدن داشتند و گلایکولید مذاب به حالت تعلیق در آمد تا اینکه مایع کامل شد.
برای جلوگیری از پلیمریزاسیون ترجیحی گلایکولید یا تشکیل یک بلوک کوپلیمر نیاز به کارایی همزدن وجود داشت و یکی دیگر از متغیرهای مهم استفاده از خلا بود زیرا از وجود رطوبت اجتناب میکند که برای فرایند کوپلیمریزاسیون بسیار مضر است .مشخص شد که در زمان های اول واکنش حلالیت PLGA کاهش یافته. سپس الیگومری از L-LA/GA پلیمری شده بود و PLGA داری کمترین حلالیت در کلروفرم بود که با افزایش زمان واکنش حلالیت PLGA دوباره افزایش یافت و در نهایت در کلروفرم حل شد.
کوپلیمریزاسیون نقطه ذوب را کاهش میدهد بخصوص جایی که انواع مختلفی از واحدهای مونومر است. علاوه بر این اثر ترکیب PLGA و اثر تابش بر روی نقطه ذوب اثر دارد . دمای انتقال شیشه ای و دمای ذوب این پلیمرها با وزن مولکولی آنها رابطه مستقیم دارد . البته علاوه بر اینکه تغییرات Tg کمتر از Tm است ولی توزیع وزن مولکولی نیز بر آن اثر دارد و در دمای پایین تر از دمای ذوب، دمای واکنش اثر چندانی بر تخریب پلیمرها و هم چنین بر حداکثر وزن مولکولی آنها ندارد در حالی که برای دستیابی به حداکثر وزن مولکولی مدت زمان زیادی لازم است از آنجایی که امکان انجام واکنش در مدت زمان طولانی وجود ندارد. دماهای بیش ازدمای ذوب برای واکنش پلیمرها پیشنهاد میشود.
نتیجهگیری
مجموعه ای از کوپلیمریزاسیون های از L-LA/GA آماده شدند. در این مورد حرارتی از هم جوشی، دمای ذوب، دمای انتقال شیشه ای، و بلورینگی به شدت تحت تاثیر ترکیب از PLGA قرار گرفتند. دمای ذوب PLGA با افزایش کسر مولی از واحدهای GA در کوپلیمر کاهش می یابد وقتی مقدار GA بیش از%30 باشد کوپلی استر آمورف تشکیل میشود زیرا بلوری شدن با کاهش طول L-LA کاهش میابد از طرف دیگر راسمیک شدن با اضافه کردن GA ترویج شد زیرا نقش مهمی در کاهش Tm و بلورینگی مونومر از PLGA دارد. حلالیت PLGA در کلروفرم بر طول متوسط L-LA واحد - LL - وابسته نبود اما عمدتا بر طول متوسط GA واحد - LG - و با افزایش LG کم میشود با افزایش زمان واکنش حلالیت PLGA حداقل در ابتدا کاهش میابد و سپس افزایش می یابد در نتیجه از طول توالی از GA و L-LA تبادل استری می تواند در طول پلیمریزاسیون اتفاق بیفتد و به ترتیب طولی از واحدهای GA و L-LA کاهش می یابد.
