PL222669B1 - Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) - Google Patents
Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego)Info
- Publication number
- PL222669B1 PL222669B1 PL404631A PL40463113A PL222669B1 PL 222669 B1 PL222669 B1 PL 222669B1 PL 404631 A PL404631 A PL 404631A PL 40463113 A PL40463113 A PL 40463113A PL 222669 B1 PL222669 B1 PL 222669B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- pla
- ptmc
- poly
- tmc
- lactic acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Description
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222669 (13) B1 (51) Int.Cl.
(21) Numer zgłoszenia: 404631 C08L 67/04 (2006.01)
C08L 101/16 (2006.01) A61L 2/08 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 10.07.2013 C08G 63/64 (200601) (54) Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego)
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: 19.01.2015 BUP 02/15 | (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL ROSIAK JANUSZ M., Łódź, PL ULAŃSKI PIOTR, Łódź, PL WACH RADOSŁAW A., Łódź, PL ADAMUS AGNIESZKA, Łódź, PL |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2016 WUP 08/16 | (72) Twórca(y) wynalazku: AGNIESZKA ADAMUS, Łódź, PL RADOSŁAW A. WACH, Łódź, PL PIOTR ULAŃSKI, Łódź, PL JANUSZ M. ROSIAK, Łódź, PL |
| (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Kaczur-Kaczyńska |
PL 222 669 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) (PLA) podczas napromieniania przyspieszonymi elektronami w dawce do 400 kGy.
Obniżenie masy cząsteczkowej PLA podczas napromienienia promieniowaniem jonizującym jest zjawiskiem wpływającym niekorzystnie na właściwości użytkowe wyrobów medycznych wykonanych z tego polimeru, co eliminuje zastosowanie promieniowania jonizującego do sterylizacji tych wyrobów.
Polimery do zastosowań medycznych muszą odpowiadać wymogom, od których spełnienia zależy skuteczność i bezpieczeństwo działania wyrobów, a tym samym zdrowie pacjenta. Wymogi te odnoszą się nie tylko do produkcji polimerów i ich przetwarzania na wyroby końcowe, ale przede wszystkim do zachowania się takich wyrobów w środowisku biologicznie aktywnym. Właściwości chemiczne, fizyczne i mechaniczne polimeru winny być adekwatne do funkcji, jaką mają wypełniać wykonane z niego wyroby. Wszczepiane implanty w każdym wypadku muszą być nadto sterylne, co pozwala minimalizować ryzyko infekcji, a wybrany sposób sterylizacji nie powinien pogarszać właściwości użytkowych wyrobu medycznego.
Radiacyjna metoda sterylizacji jest stosowana ze względu na dużą skuteczność oraz możliwość kontroli tego procesu technologicznego. Metoda sterylizacji radiacyjnej jest metodą „zimną”, co oznacza, że napromieniowaniu nie towarzyszy znaczący wzrost temperatury sterylizowanego produktu, dlatego można ją stosować do polimerów wykazujących właściwości termoplastyczne. Do ważnych zalet tej metody należy również możliwość sterylizacji produktu w końcowych opakowaniach handlowych (pojedynczych i zbiorczych), gdyż promieniowanie jonizujące przenika zarówno przez produkt poddawany sterylizacji jak i jego opakowanie, krótki czas trwania procesu - od kilku minut do kilku godzin, brak okresu „kwarantanny” - produkt od razu po zakończeniu sterylizacji nadaje się do użytku, oraz w szczególnych przypadkach możliwość połączenia etapu wytwarzania produktu ze sterylizacją.
Działanie promieniowania jonizującego na polimery wywołuje pierwotne i wtórne procesy fizykochemiczne, które nie zawsze polepszają właściwości fizykochemiczne i użytkowe napromienianych materiałów. W wyniku napromienienia generowane są jony i wolne rodniki, które inicjują reakcje chemiczne, w następstwie czego może dojść do zmian parametrów fizykochemicznych materiału (na przykład masy cząsteczkowej) i w konsekwencji do zmian właściwości użytkowych produktu (na przykład wytrzymałości mechanicznej).
Przykładami nieodwracalnych zmian chemicznych zachodzących w polimerach poddanych działaniu promieniowania jonizującego są procesy sieciowania i degradacji. Fizycznym wyrazem procesu sieciowania jest wzrost masy cząsteczkowej polimeru na skutek tworzenia poprzecznych wiązań pomiędzy atomami węgla dwóch sąsiednich łańcuchów polimerowych. Przy odpowiednio dużych dawkach promieniowania, wyższych od tak zwanej dawki żelowania (D>Dg), dochodzi do utworzenia nierozpuszczalnej frakcji żelowej. Pod pojęciem degradacja rozumie się proces zrywania wiązań w głównym łańcuchu makrocząsteczki, czego konsekwencją jest obniżenie masy cząsteczkowej polimeru.
Biodegradowalnym polimerem powszechnie wykorzystywanym w medycynie jest PLA. Znane są sposoby polimeryzacji kwasu mlekowego do polikwasu mlekowego, w wyniku których otrzymuje się homopolimery PLA oraz jego kopolimery. Między innymi znany jest sposób otrzymywania kopolim erów kwasu mlekowego z węglanem trimetylenu, na przykład metodą jednoczesną z otwarciem pierścienia z utworzeniem kopolimeru statystycznego poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu) lub metodą sekwencyjną z otwarciem pierścienia z utworzeniem kopolimeru di- lub triblokowego poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu) (czasopisma Macromolecular Chemistry and Physics (2004) 205, s. 867-875 oraz Macromolecules (2000) 33, s. 1964-1971).
PLA posiada wiele zalet, ale jest polimerem, który na skutek oddziaływania promieniowania jonizującego ulega degradacji, co negatywnie wpływa na jego właściwości mechaniczne i w praktyce wyklucza zastosowanie promieniowania jonizującego do sterylizacji wyrobów medycznych zawierających ten polimer. Stanowi to poważny problem, ograniczający możliwości i perspektywy szerokiego zastosowania tego polimeru w medycynie.
Znane są sposoby zapobieżenia lub skompensowania degradacji inicjowanej przez napromieniowanie biodegradowalnych poliestrów i wynikającemu z tego pogorszeniu się ich właściwości użytkowych, polegające na stosowaniu środków sieciujących, takich jak izocyjanuran tri allilu (TAIC), triakrylan trimetylopropanu (TMPTA) lub diakrylan 1,6-heksanodiolu (HDDA). W przypadku PLA skuPL 222 669 B1 tecznym okazał się TAIC, który umożliwia sieciowanie łańcuchów polimeru poddanych działaniu promieniowania jonizującego.
Sposób zapobieżenia degradacji PLA inicjowanej przez napromieniowania, w drodze zastosowania środka sieciującego w postaci TAIĆ oraz próby wykorzystania otrzymanego w ten sposób materiału do wytwarzania wyrobów biomedycznych jest znany z opisów zgłoszeń patentowych o numerach US2005/0242466A1, US2006/0160984A1, US2009/0085260A1, US2010/0310624A1.
Zastosowanie tej metody wymaga obróbki cieplnej polimeru w celu dodania środka sieciując ego, a PLA ulega degradacji podczas przerobu w podwyższonej temperaturze. Ponadto niedogodnością stosowania środków sieciujących jest ich toksyczność, co może wpływać na obniżenie biokompatybilności materiału, a nawet powodować jego toksyczność. Znacznie ogranicza to zastosowanie p olimerów przetwarzanych z dodatkiem środków sieciujących jako biomateriałów, lub w szczególnych wypadkach wymaga dogłębnych analiz biokompatybilności.
Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) (PLA) podczas napromieniania przyspieszonymi elektronami w dawce do 400 kGy, według wynalazku polega na tym, że poli(kwas mlekowy stosuje się w postaci kopolimeru z poli(węglanem trimetylenu), otrzymanego w wyniku dodania, na etapie polimeryzacji kwasu mlekowego (LA) do poli(kwasu mlekowego), węglanu trimetylenu (TMC) w takiej ilości, aby stosunek molowy monomeru węglanu trimetylenu do monomeru kwasu mlekowego (TMC:LA) w kopolimerze był równy od 3:1 do 1:1.
W wyniku polimeryzacji powstaje kopolimer poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu), w którym węglan trimetylenu jest dołączony do łańcucha głównego poli(kwasu mlekowego) lub wbudowany w łańcuch główny poli(kwasu mlekowego) w sposób diblokowy, triblokowy lub statystyczny. Dobierając parametry kopolimeryzacji kontroluje się właściwości materiału który chcemy uzyskać, takie jak skład chemiczny, struktura, temperatura topnienia (Tm), temperatura przejścia szklistego (Tg), stopień krystaliczności, wytrzymałość i podatność na biodegradację.
Poli(węglan trimetylenu) (PTMC), który w sposobie według wynalazku jest dołączony do lub wbudowany w łańcuch poli(kwasu mlekowego) jest biokompatybilnym, amorficznym polimerem liniowym z grupy elastomerów. Jego właściwości zależą od masy cząsteczkowej. PTMC o niskiej masie cząsteczkowej jest zazwyczaj lepkim, elastycznym materiałem, posiadającym słabe właściwości m echaniczne - małą wytrzymałość na zerwanie oraz bardzo niski moduł Younga, co czyni ten polimer odpowiednim tylko dla bardzo wąskiego zakresu zastosowań, PTMC powyżej temperatury zeszklenia (Tg) w granicach -14 do -18°C znajduje się w stanie kauczukopodobnym. Pod wpływem podwyższania temperatury PTMC staje się coraz bardziej plastyczny i około 25-30°C nie zachowuje kształtu powoli stając się lepką cieczą. PTMC praktycznie nie ulega degradacji hydrolitycznej, a także jest stabilny w roztworach buforowych w zakresie 1,0-13,0. Szybki proces degradacji następuje w wyniku działania enzymów. Poli(węglan trimetylenu) należy do grupy polimerów ulegających sieciowaniu na skutek oddziaływania promieniowania jonizującego. W miarę napromieniania zwiększa się jego masa cząsteczkowa, a co za tym idzie poprzez napromienienie można poprawić właściwości tego polimeru. Włączenie dodatku PTMC do PLA daje możliwość uzyskania materiału o właściwościach będących wypadkową właściwości dwóch składników, czyli umożliwia również łatwą modyfikację właściwości PLA. Kopolimer PLA z PTMC łączy elastyczność PTMC z dobrymi właściwościami mechanicznymi poli(kwasu mlekowego). Kopolimer ten charakteryzuje się elastycznością większą od elastyczności czystego PLA, ale lepszą wytrzymałością mechaniczną w porównaniu z PTMC. Właściwości fizykochemiczne PLA z dodatkiem PTMC w znacznym stopniu zależą od rodzaju kopolimeru (blokowy, statystyczny), masy cząsteczkowej i udziału ilościowego poszczególnych składników. Stąd, odpowiedni sposób modyfikacji stwarza szerokie możliwości kształtowania charakterystyki fizykochemicznej produktów. Indukowana radiacyjnie degradacja PLA powoduje pogorszenie właściwości mechanicznych materiału, natomiast PTMC w wyniku sieciowania radiacyjnego staje się bardziej wytrzymały zachowując przy tym swoją elastyczność. Dodanie odpowiedniej ilości PTMC do PLA przez kopolimeryzację, powodujące że reakcje sieciowania radiacyjnego przeważają nad degradacją, a co za tym idzie zapobiega radiacyjnej degradacji poli(kwasu mlekowego).
Zalety sposobu według wynalazku jest wprowadzanie dodatku w postaci TMC do PLA w trakcie syntezy polimeru, a nie w dodatkowym kroku technologicznym. Sposób według wynalazku umożliwia zastosowanie promieniowania jonizującego do sterylizacji poli(kwasu mlekowego), co zdecydowanie ułatwi praktyczne zastosowanie tego biomateriału w medycynie.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres zmian lepkości istotnej homopolimerów PLA i PTMC oraz kopolimerów PLA
PL 222 669 B1 z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami, fig. 2 - wykres zmian wagowo-średnich mas cząsteczkowych homopolimerów PLA i PTMC oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami, fig. 3 - wykres wypadkowej wydajności sieciowania i wydajności degradacji w funkcji dawki dla kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, oraz dla homopolimerów PLA i PTMC, fig. 4 - wykres zmian lepkości istotnej homopolimerów PLA i PTMC oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami, fig. 5 - wykres zmian wagowośrednich mas cząsteczkowych homopolimerów PLA i PTMC oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami, fig. 6 - wykres wypadkowej wydajności sieciowania i wydajności degradacji w funkcji dawki dla kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, oraz dla homopolimerów PLA i PTMC.
P r z y k ł a d 1
Przeprowadzono polimeryzację kwasu mlekowego (LA), w postaci izomeru D, z dodatkiem węglanu trimetylenu (TMC) przy stosunku molowym monomerów TMC.LA 3:1. Metodą sekwencyjną z otwarciem pierścienia syntetyzowano kopolimer diblokowy poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu) - poIi(LA-b-TMC) i triblokowy poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu) poli(LA-TMC-LA), natomiast metodą jednoczesną z otwarciem pierścienia syntetyzowano kopolimer statystyczny poli(kwasu mlekowego) z poli(węglanem trimetylenu) - poli(LA-TMC). Obydwie polimeryzacje prowadzono w obecności (R)-(-)-2,2’-[1,1’-binaftyIo-2,2’-diylbis-(nitryIometylidyno)]-difenolanu izopropoksyglinu jako inicjatora, w środowisku tetrahydrofuranu w temperaturze 80°C w czasie 30 godzin. Otrzymane kopolimery poli(LA-b-TMC, poli(LA-TMC-LA) i poli(LA-TMC) oczyszczono przez wytrącenie w alkoholu metylowym, a następnie wysuszono.
Otrzymane w ten sposób kopolimery PDLA z PTMC o stosunku merów TMC:DLA 3:1, w postaci cienkich filmów, umieszczone w szczelnie zamkniętych opakowaniach o ograniczonej przepuszczalności dla powietrza, napromieniono wiązką elektronów z akceleratora liniowego. Zastosowano wiązkę elektronów o energii 6 MeV w zakresie 0-300 kGy.
W tabeli 1 podano charakterystykę otrzymanych kopolimerów tj. lepkość istotną (η), masy cząsteczkowe - liczbowo-średnie (Mn), wagowo-średnie (Mw) i Z-średnie (Mz) oraz współczynnik polidyspersji (PDI).
T a b e l a 1
| Budowa kopolimeru | η | Mn | Mw | Mz | PDI |
| [dm3g] | [kDa] | ||||
| triblokowy (PLA-PTMC-PLA) | 0,049 | 21 | 22 | 24 | 1,05 |
| diblokowy (PLA-b-PTMC) | 0,062 | 23 | 25 | 28 | 1,09 |
| statystyczny (PLA-PTMC) | 0,048 | 19 | 20 | 23 | 1,05 |
Otrzymane kopolimery PLA z PTMC scharakteryzowano za pomocą pomiarów magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz spektroskopii w podczerwieni (FTIR) potwierdzając ich budowę chemiczną. Widma 300 MHz H-NMR (Varian lnova 300 MHz) zarejestrowano dla roztworów kopolimerów w CDCI3. Pomiary lepkości otrzymanych i napromienionych kopolimerów zostały przeprowadzone w chloroformie w temperaturze 25°C za pomocą wiskozymetru automatycznego AVS-310 (Schott Gerate) wyposażonego w wiskozymetr Ubbelohde'a z kapilarą 01/0a.
Wartości liczbowo, wagowo i z średnich mas cząsteczkowych próbek zostały zmierzone za pomocą chromatografii żelowej GPC (GelPermeationChromatography), przy użyciu układu złożonego z pompy P580 (Dionex) oraz detektorów: Viscotec Ralls Detector (statyczne rozpraszanie świ atła w 90° przy długości fali równej 670 nm) i Viscotec Dual Detector 250 (refraktometr / wiskozymetr). Pomiary przeprowadzono z zastosowaniem chlorku metylenu jako eluentu w temperaturze 30°C z szybkością przepływu 0,8 ml/min. Do kalibracji użyto wąskich standardów polistyrenowych. Stężenie próbek wynosiło od 0,5 do 1% (wt/vo), a nastrzykiwana objętość wynosiła 100 pl. Przed wprowadzeniem roztworów do urządzenia były one filtrowane przez filtry membranowe z PTFE o średnicy 0,45 pm.
PL 222 669 B1
W tabeli 2 podano wyniki pomiarów lepkości istotnej η homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośników) oraz kopolimerów PDLA z PTMC, o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami.
Na fig. 1 przedstawiono wykres zmian lepkości istotnej η homopolimerów PLA i PTMC 15 (jako odnośników) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami.
W tabeli 3 podano wagowo-średnie masy cząsteczkowe homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośników) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami.
Na fig. 2 przedstawiono wykres zmian wagowo-średnich mas cząsteczkowych homopolimerów PLA i PTMC (jako odnośników) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 3:1, napromienionych różnymi dawkami.
T a b e l a 2
| TMC:LA-3:1 | |||||
| Dawka | η [dm3/g] | ||||
| [kGy] | diblokowy poIi(LA-b-TMC) | triblokowy poli(LA-TMC-LA) | statystyczny poli(LA-TMC) | PLA | PTMC |
| 0 | 0,062 | 0,049 | 0,049 | 0,353 | 0,229 |
| 10 | b.d. | 0,049 | 0,052 | b.d. | 0,214 |
| 25 | 0,063 | 0,054 | 0,050 | 0,198 | 0,223 |
| 50 | b.d. | 0,056 | 0,052 | 0,146 | 0,502 |
| 100 | b.d. | 0,059 | 0,059 | 0,109 | * |
| 200 | 0,067 | 0,063 | 0,062 | 0,069 | * |
| 300 | 0,068 | 0,064 | 0,067 | b.d. | * |
* - próba sieciowania, b.d. - brak danych
T a b e l a 3
| TMC:LA - 3:1 | |||||
| Dawka | Mw [kDa] | ||||
| [kGy] | diblokowy poli(LA-b-TMC) | triblokowy poli(LA-TMC-LA) | statystyczny poli(LA-TMC) | PLA | PTMC |
| 0 | 25 | 22 | 20 | 215 | 167,1 |
| 10 | b.d. | 23 | 21 | b.d. | 208,7 |
| 25 | 30 | 25 | b.d. | 90 | 232,8 |
| 50 | b.d. | 30 | 30 | 62 | b.d. |
| 100 | b.d. | 45 | 35 | 45 | b.d. |
| 200 | 50 | 60 | 46 | b.d. | b.d. |
| 300 | 65 | 80 | 49 | b.d. | b.d. |
* - próba sieciowania, b.d. - brak danych
Wyniki pomiarów lepkości istotnej oraz mas cząsteczkowych dla kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 3:1, przedstawione w tabeli 2 i 3, świadczą o znacznym wzroście mas cząsteczkowych tego polimeru po napromienieniu. W celu porównania podane zostały również wart ości η i Mw dla homopolimerów PLA i PTMC. PLA ulega degradacji pod wpływem promieniowania jonizującego, o czym świadczy znaczący spadek masy cząsteczkowej. PTMC, zaś ulega sieciowaniu radiacyjnemu, czego skutkiem jest wzrost masy cząsteczkowej, a przy odpowiednio wysokich da wkach powstanie frakcji usieciowanej (żelowej). Wyniki otrzymane dla kopolimerów PLA przedstawiają się następująco: przy dawce 25 kGy dla kopolimeru PLA z PTMC o budowie diblokowej zaobserwo6
PL 222 669 B1 wano wzrost lepkości istotnej o 1,3%, natomiast masy cząsteczkowej o 20%. Dla kopolimeru PLA z PTMC o budowie triblokowej nastąpił wzrost lepkości istotnej o 9,9% masy cząsteczkowej o 13,6%. Lepkość istotna kopolimeru PLA z PTMC o budowie statystycznej przy dawce 25 kGy wzrosła o 2%. Dla dawki promieniowania równej 200 kGy, lepkość istotna oraz masa cząsteczkowa kopolimeru PLA z PTMC o budowie diblokowej wzrosły odpowiednio o 8% i 100%.
W przypadku kopolimeru o budowie triblokowej lepkość istotna wzrosła o 26,5% oraz masa cząsteczkowa o 172,7%. O 27,3% zmieniła się lepkość istotna oraz o 130% wzrosła masa cząstec zkowa kopolimeru PLA z PTMC o budowie statystycznej. Ilościowy opis degradacji i sieciowania polimerów można przedstawić za pomocą równania zaproponowanego przez Charlesby'ego, wiążącego wydajności radiacyjne obu procesów:
i i «no
0 - 3( Gx - Gs) x D gdzie Mn0, Mn oznaczają liczbowo-średnie masy cząsteczkowe odpowiednio przed i po napro1 1 mienieniu [Da = g mol- ], Gs i Gx są wydajnościami radiacyjnymi degradacji i sieciowania [mol J- ], a D jest zaabsorbowaną dawką promieniowania jonizującego [Gy = J kg- ]. Na fig. 3 przedstawiono wykres ilustrujący wypadkową wydajności sieciowania i wydajności degradacji (Gx - Gs) wynikającą z powyższego równania, w funkcji dawki. Na wykresie tym umieszczono również przykład polimeru ulegającego sieciowaniu (PTMC) oraz degradującego pod wpływem promieniowania (PLA). Dane otrzymane dla napromienionych kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 3:1 mają wartości dodatnie i na wykresie znajdują się powyżej zera, tak jak krzywa dla PTMC, dla którego w ydajność radiacyjna sieciowania jest wyższa od wydajności radiacyjnej degradacji - statystycznie proces sieciowania przeważa i średnia masa cząsteczkowa polimeru wzrasta pod wpływem napromienienia. W kopolimerach PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 3:1 procesy degradacji i sieciowania zachodzą jednocześnie podczas napromieniania, jednak otrzymane wyniki wskazują na dominujący proces sieciowania. Niniejszy przykład ilustruje zatem zapobieganie degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego).
P r z y k ł a d 2
Przeprowadzono polimeryzację LA, w postaci izomeru D, z dodatkiem TMC przy stosunku molowym monomerów TMC:LA 1:1. Metodą sekwencyjną z otwarciem pierścienia syntetyzowano kopolimer diblokowy poli(LA-b-TMC i triblokowy poli(LA-TMC-LA), natomiast metodą jednoczesną z otwarciem pierścienia syntetyzowano kopolimer statystyczny poli(LA-TMC). Obydwie polimeryzacje prowadzono w obecności (R)-(-)-2,2’-[1,1’-binaftylo-2,2’-diyIbis-(nitrylometylidyno)]-difenolanu izopropoksyglinu jako inicjatora, w środowisku tetrahydrofuranu w temperaturze 80°C w czasie 55 godzin. Otrzymane kopolimery poli(LA-b-TMC, poli(LA-TMC-LA) i poli(LA-TMC) oczyszczono przez wytrącenie w alkoholu metylowym, a następnie wysuszono.
Otrzymane w ten sposób kopolimery PLA z PTMC o stosunku merów TMC:LA 1:1, w postaci cienkich filmów, umieszczone w szczelnie zamkniętych opakowaniach o ograniczonej przepuszczalności dla powietrza, napromieniono wiązką elektronów z akceleratora liniowego. Zastosowano wiązkę elektronów o energii 6 MeV w zakresie 0-300 kGy.
W tabeli 4 podano charakterystykę otrzymanych kopolimerów PLA z PTMC: lepkość istotną (η) oraz masy cząsteczkowe - liczbowo-średnią (Mn), wagowo-średnią (Mw) i Z-średnią (Mz) oraz współczynnik polidyspersji (PDI).
T a b e l a 4
| Budowa kopolimeru | η | Mn | Mw | Mz | PDI |
| [dm3/g] | [kDa] | ||||
| triblokowy poli(LA-TMC-LA) | 0,059 | 23 | 24 | 25 | 1,04 |
| diblokowy poli(LA-b-TMC) | 0,061 | 18 | 20 | 26 | 1,11 |
| statystyczny poli(LA-TMC) | 0,059 | 15 | 19 | 24 | 1,27 |
PL 222 669 B1
W tabeli 5 podano wyniki pomiarów lepkości istotnej η homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośniki) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami.
Na fig. 4 przedstawiono wykres zmian lepkości istotnej η homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośników) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami.
W tabeli 6 podano wagowo-średnie masy cząsteczkowe homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośniki) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC:LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami.
Na fig. 5 przedstawiono wykres zmian wagowo-średnich mas cząsteczkowych homopolimerów PLA oraz PTMC (jako odnośników) oraz kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym merów TMC.LA 1:1, napromienionych różnymi dawkami.
Na fig. 6 przedstawiono wykres ilustrujący wypadkową wydajności sieciowania i wydajności degradacji (Gx - Gs), wynikającą z równania przytoczonego po przykładzie 1. Dane otrzymane dla napromienionych kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 1:1 znajdują się poniżej zera, jednakże powyżej wartości dla czystego PLA. Uzyskane wyniki wskazują, że wydajność radiacyjna sieciowania jest nieznacznie niższa od wydajności radiacyjnej degradacji, co oznacza niewielką przewagę degradacji nad sieciowaniem w przypadku kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 1:1.
Z powyższego wynika, iż przykład 2 ilustruje zapobieganie degradacji radiacyjnej PLA.
T a b e l a 5
| TMC:LA -1:1 | |||||
| Dawka | η [dm3/g] | ||||
| [kGy] | diblokowy poli(LA-b-TMC) | tri blokowy poli(LA-TMC-LA) | statystyczny poli(LA-TMC) | PLA | PTMC |
| 0 | 0,061 | 0,060 | 0,060 | 0,353 | 0,229 |
| 10 | 0,059 | 0,059 | 0,056 | b.d. | 0,214 |
| 25 | 0,058 | 0,058 | 0,056 | 0,198 | 0,223 |
| 50 | 0,055 | 0,056 | 0,052 | 0,146 | 0,502 |
| 100 | 0,053 | 0,054 | 0,046 | 0,109 | * |
| 200 | 0,049 | 0,052 | 0,045 | 0,069 | * |
| 300 | 0,048 | 0,051 | 0,042 | b.d. | * |
* - próba sieciowania, b.d. - brak danych
T a b e l a 6
| TMC:LA - 1:1 | |||||
| Dawka | Mw [kDa] | ||||
| [kGy] | diblokowy poli(LA-b-TMC) | triblokowy poli(LA-TMC-LA) | statystyczny poli(LA-TMC) | PLA | PTMC |
| 0 | 24 | 24 | 19 | 215 | 167,1 |
| 10 | 23 | 24 | 16 | b.d. | 208,7 |
| 25 | 21 | 23 | 15 | 90 | 232,8 |
| 50 | 18 | 23 | 15 | 62 | b.d. |
| 100 | 16 | 20 | 13 | 45 | * |
| 200 | 13 | 18 | 10 | b.d. | * |
| 300 | 10 | 16 | 9 | d.b. | * |
* - próba sieciowania, b.d. - brak danych
PL 222 669 B1
Wyniki pomiarów lepkości istotnej oraz mas cząsteczkowych dla kopolimerów PLA z PTMC o stosunku molowym TMC:LA 1:1, przedstawione w tabeli 5 i 6, świadczą o skutecznym zapobieganiu obniżania masy cząsteczkowej tego polimeru poddanego na promienianiu. W celu porównania podane zostały również wartości η i Mw dla homopolimerów PLA i PTMC. PLA ulega degradacji pod wpływem promieniowania jonizującego, o czym świadczy znaczący spadek masy cząsteczkowej. PTMC, zaś ulega sieciowaniu radiacyjnemu, co widoczne jest we wzroście jego masy cząsteczkowej, a przy odpowiednio wysokich dawkach prowadzi do powstania frakcji usieciowanej (żelowej). Wyniki otrzymane dla kopolimerów PLA przedstawiają się następująco: przy dawce 25 kGy dla kopolimeru PLA z PTMC o budowie diblokowej zaobserwowano nieznaczne obniżenie lepkości istotnej o 4,9%, oraz masy cząsteczkowej o 12,5%. Dla kopolimeru PLA z PTMC o budowie triblokowej nastąpiło obniżenie lepkości istotnej o 2,7% i masy cząsteczkowej o 4,2%. Lepkość istotna kopolimeru PLA z PTMC o budowie statystycznej przy dawce 25 kGy obniżyła się o 6,7%, a masa cząsteczkowa o 21,1%. Dla dawki promieniowania równej 200 kGy, lepkość istotna oraz masa cząsteczkowa kopolimeru PLA z PTMC o budowie diblokowej obniżyły się odpowiednio o 19% i 45,8%. W przypadku kopolimeru PLA z PTMC o budowie triblokowej lepkość istotna obniżyła się o 13,4% oraz masa cząsteczkowa o 25,6%. O 25,6% obniżyła się lepkość istotna oraz o 47,4% masa cząsteczkowa kopolimeru PLA z PTMC o budowie statystycznej. Dla homopolimeru PLA spadek masy cząsteczkowej o 41,9% obserwowany jest już przy 25 kGy, a po napromienieniu dawką 100 kGy osiąga blisko 80%. Z powyższego przykładu wynika, że proces degradacji radiacyjnej kopolimeru PLA z PTMC o stosunku molowym (TMC:LA) 1:1 jest znacznie mniej wydajny w porównaniu do czystego PLA.
Wyniki uzyskane w przykładach 1 i 2 potwierdzają, że skuteczne w zapobieganiu degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) jest zastosowanie podczas syntezy PLA dodatku komonomeru w postaci węglanu trimetylenu w odpowiednich stosunkach molowych.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweSposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) podczas napromieniania przyspieszonymi elektronami w dawce do 400 kGy, znamienny tym, że poli(kwas mlekowy) stosuje się w postaci kopolimeru z poliwęglanem trimetylenu), otrzymanego w wyniku dodania, na etapie polimeryzacji kwasu mlekowego do poli(kwasu mlekowego), węglanu trimetylenu w takiej ilości, aby stosunek molowy monomeru węglanu trimetylenu do monomeru kwasu mlekowego w kopolimerze był równy od 3:1 do 1:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404631A PL222669B1 (pl) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404631A PL222669B1 (pl) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404631A1 PL404631A1 (pl) | 2015-01-19 |
| PL222669B1 true PL222669B1 (pl) | 2016-08-31 |
Family
ID=52305530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404631A PL222669B1 (pl) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL222669B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3628698A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-01 | Covidien LP | Biodegradable triblock copolymers and implantable medical devices made therefrom |
-
2013
- 2013-07-10 PL PL404631A patent/PL222669B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3628698A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-01 | Covidien LP | Biodegradable triblock copolymers and implantable medical devices made therefrom |
| US11447602B2 (en) | 2018-09-26 | 2022-09-20 | Sofradim Production | Biodegradable triblock copolymers and implantable medical devices made therefrom |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL404631A1 (pl) | 2015-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Loh et al. | Synthesis and water-swelling of thermo-responsive poly (ester urethane) s containing poly (ε-caprolactone), poly (ethylene glycol) and poly (propylene glycol) | |
| Gorna et al. | The effect of gamma radiation on molecular stability and mechanical properties of biodegradable polyurethanes for medical applications | |
| Dobrzynski et al. | Synthesis of biodegradable copolymers with the use of low toxic zirconium compounds. 1. Copolymerization of glycolide with L-lactide initiated by Zr (Acac) 4 | |
| Isono et al. | Synthesis and stereocomplex formation of star-shaped stereoblock polylactides consisting of poly (L-lactide) and poly (D-lactide) arms | |
| Dånmark et al. | In vitro and in vivo degradation profile of aliphatic polyesters subjected to electron beam sterilization | |
| Lencina et al. | Thermoresponsive hydrogels based on alginate-g-poly (N-isopropylacrylamide) copolymers obtained by low doses of gamma radiation | |
| JP5024694B2 (ja) | 放射線滅菌可能な医用材料及びその用途 | |
| Cairns et al. | Electron-beam treatment of poly (lactic acid) to control degradation profiles | |
| Cozzens et al. | Long term in vitro biostability of segmented polyisobutylene‐based thermoplastic polyurethanes | |
| Han et al. | In vitro Degradation of Poly [(L‐lactide)‐co‐(trimethylene carbonate)] Copolymers and a Composite with Poly [(L‐lactide)‐co‐glycolide] Fibers as Cardiovascular Stent Material | |
| Koo et al. | Preparation of melting‐free poly (lactic acid) by amorphous and crystal crosslinking under UV irradiation | |
| Phong et al. | Properties and hydrolysis of PLGA and PLLA cross-linked with electron beam radiation | |
| Bhatnagar et al. | Effects of terminal sterilization on PEG‐based bioresorbable polymers used in biomedical applications | |
| Han et al. | Totally bioresorbable composites prepared from poly (l‐lactide)‐co‐(trimethylene carbonate) copolymers and poly (l‐lactide)‐co‐(glycolide) fibers as cardiovascular stent material | |
| WO2014057349A2 (zh) | 生物可降解的交联型聚合物、血管支架及其制造方法 | |
| Milicevic et al. | Thermal and crystallization behaviour of gamma irradiated PLLA | |
| Zhang et al. | Biodegradable polyesterurethane networks for controlled release of aspirin | |
| Tan et al. | Spectroscopy techniques for analyzing the hydrolysis of PLGA and PLLA | |
| CA2316032C (en) | Absorbable copolylactides and their use | |
| Mulchandani et al. | Effect of block length and stereocomplexation on the thermally processable poly (ε-caprolactone) and poly (lactic acid) block copolymers for biomedical applications | |
| Moghanizadeh‐Ashkezari et al. | Polyurethanes with separately tunable biodegradation behavior and mechanical properties for tissue engineering | |
| Liu et al. | Preparation and property evaluation of biodegradable elastomeric PTMC/PLCL networks used as ureteral stents | |
| Odelius et al. | The influence of composition of porous copolyester scaffolds on reactions induced by irradiation sterilization | |
| Milicevic et al. | The influence of gamma radiation on the molecular weight and glass transition of PLLA and HAp/PLLA nanocomposite | |
| PL222669B1 (pl) | Sposób zapobiegania degradacji radiacyjnej poli(kwasu mlekowego) |