Estudio de la degradación del poli (ácido L-láctico-co-glicólico) para la dosificación de Everolimus en medio dinámico.

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivos principales el estudio del proceso de degradación estática de los copolímeros de poli (ácido-L-láctico-co-glicólico) PLGA 50:50%p, 60:40%p, 70:30%p, 80:20%p y 90:10%p (ácido L-láctico %p : ácido glicólico %p) y el estudio del proceso de degradación dinámica del copolímero de PLGA 90:10%p para su futura aplicación como dosificador de fármacos. Los copolímeros de PLGA se sintetizaron por polimerización de apertura de anillo (ROP) empleando como iniciador el 2-etilhexanoato de estaño Sn(Oct)2, la reacción se llevó acabo en dos etapas la primera comprendió la condensación de los monómeros de bajo peso molecular y formación de los dímeros cíclicos de L-lactida y glicolido durante 6 horas a 145°C y la segunda etapa comprendió el rompimiento de los dímeros por mecanismos de coordinación-inserción por parte del iniciador (Sn(Oct)2) durante 10 horas a 165°C. El proceso de degradación estática in vitro del PLGA, se llevó acabo en viales de 30mm x 50mm llenos de 30 mL de solución salina (0.9%NaCl) a 37°C y un pH de 7.4±0.4; el periodo de estudio establecido fue de dos meses dividido en lapsos de 0.25 horas, 0.5 horas, 1 horas, 2 horas, 5 horas, 10 horas, 24 horas, 48 horas. 336 horas, 720 horas y 1444 horas. Para semejar la plataforma de soporte de un stent se utilizaron placas de vidrio pulido con carburo de silicio en polvo de 10 x 15mm, estas fueron recubiertas por los copolímeros de PLGA (500μ) mediante el método de inmersión Dip Couting. Por su parte el sistema para la degradación dinámica se elaboró en base a las propiedades fisicoquímicas de la sangre y dimensión y flujo volumétrico de las arterias; en base a esto se diseñó un tubo de 100 mm de largo por 15mm de diámetro en cual la placa de vidrio recubierta por el copolímero de PLGA 90:10%p se colocó en la parte central; se tomaron en cuenta los mismo lapsos de control que para el proceso de degradación estática. Los copolímeros degradados se analizaron mediante Difracción de rayos X (DRX), Calorimetría diferencial de barrido (DSC), Espectrometría de masa MALDI-TOF y Espectroscopía infrarroja (FT-IR). A partir del presente estudio se pudo observar que a medida que el porcentaje de ácido L-láctico aumentaba, el tiempo de degradación fue mayor, así el copolímero 50:50%p y 60:40%p tuvieron un tiempo de degradación de 720h (30 días), el copolímero 70:30%p se degradó a las 936 H (39 días), el copolímero 80:20%p lo hizo a 5 las 1440 horas (60 días) y el tiempo de degradación del copolímero 90:10%p fue de (75 días). Todos los copolímeros presentaron una estructura amorfa con una ligera tendencia al ordenamiento interplanar, una temperatura de transición vítrea entre los 42.75°C y 32.13°C, valor que se encontró por debajo de las temperaturas de transición vítrea teóricas obtenidas para todos los copolímeros de PLGA, asumiendo este hecho al tipo de polimerización empleada y al bajo peso molecular promedio obtenido. Mediante los análisis FT-IR se pudo observar que la degradación del material va desde los extremos de la cadena de PLGA hacia el interior, existiendo una variación en las bandas de transmitancia correspondientes a los enlaces OH,CH, CH3, CH2, C-COO, observándose que al inicio del proceso el PLGA sufre una degradación tipo básica en los extremos terminales de las cadenas; y al cabo de los 30 minutos de inmersión es de tipo ácida acelerada por la autocatálisis de las cadenas éster que han sido cortadas y liberadas en el medio. Se pudo concluir que los copolímeros de PLGA presentan un perfil de degradación estática múltiple los copolímeros con composiciones de 90:10%p y 80:20%p presentaron cuatro fases, la primera que se dió durante las primeras horas de inmersión en las cuales se pierde muy poca masa, la segunda que abarca las siguientes 48 horas de degradación en las cuales el material presenta un rompimiento de las cadenas al azar y muy rápido sin notarse un cambio en la superficie del material ni una pérdida de masa significativa, la tercera fase durante las siguientes 2 semanas (336 horas) en la que se evidencia el inicio de la erosión del material y la velocidad de degradación se vuelve lineal y una cuarta fase final en la que la velocidad de degradación se vuelve más rápida y el material empieza a perder mayor cantidad de masa debido a la erosión. Por su parte los copolímeros 70:30%p, 60:40%p y 50:50%p obtuvieron un perfil de degradación estática variado. La degradación dinámica del copolímero 90:10%p presentó un perfil similar que su degradación estática, más su pérdida de masa fue mayor y más rápida por lo que su tiempo de degradación se aceleró 720 horas (30 días). Además se observó un tipo de degradación heterogénea para el copolímero degradado estáticamente observándose que el perfil de peso molecular promedio difería del porcentaje de pérdida de peso. Mientras que el copolímero que fue degradado dinámicamente fue de tipo homogéneo con una disminución a la par del peso molecular promedio y porcentaje de pérdida de peso.

The main objective of this research was to study the static degradation of the copolymers of poly (acid L - lactic -co - glycolic acid) PLGA 50:50 wt%, 60:40 wt%, 70:30 wt%, 80:20 % wt 90:10 wt% (acid L - lactic %wt : glycolic acid %wt) and the study of the dynamic degradation of PLGA copolymer 90:10 %wt for a future application as drug dosifer . PLGA copolymers were synthesized by ring opening polymerization (ROP ) using 2-ethylhexanoate TinSn(Oct)2 as initiator, the reaction took place in two stages, the first stage involved the condensation of monomers of low molecular weight and the formation of the cyclic dimers, glycolide and L-Lactida for 6 hours at 145 ° C. The second stage included the breaking of the dimers by mechanisms of coordinating - insertion generated by the initiator (Sn(Oct)2) for 10 hour at 165 ° C. The process of in-vitro PLGA static degradation took place on vials of 30 mL filled with saline solution (0.9 % NaCl) at 37 ° C and a pH of 7.4 ± 0.4, the study period set was two months divided into lapses of 0.25 hour, 0.5 hours, 1 hour, 2 hours, 5 hours, 10 hours, 24 hours, 48 hours. 336 hours, 720 hours and 1444 hours. To mimic a stent platform glass plates polished with silicon carbide 10 x 15mm were used, the plates were coated with PLGA copolymers by the method of immersion. The dynamic degradation process was developed trying to mimic physicochemical properties of the blood and the dimension and volumetric flow of the arteries. In order to do that, a glass plate coated by the copolymer PLGA 9010% wt was placed on the central of a tube of 100mm long and 15mm diameter; it took into account the same periods of time for control of the degradation process that were established for static process. The copolymers were analyzed by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), mass spectrometry MALDI-TOF and the infrared Fourier transform (FT- IR) spectroscopy. It was observed that as the percentage of L-lactic acid increased, the degradation time of the copolymer was higher. The copolymers 50:50%wt and 60:40%wt had a degradation time of 720 h (30 Days), the copolymer 70:30%wt was degraded at 936 h (39 days), the copolymer 80:20%wt made it at 1440 hours (60 days) and the time of degradation of the copolymer 90:10%wt was (75 days). All copolymers had an amorphous structure with a glass transition temperature between 42.75°C and 32.13°C, values that were below than the theoretical glass transition temperatures for all 7 PLGA copolymers, probably because to the type of polymerization employed and low average molecular weight. By FT-IR analysis it was observed that the material degradation was from the surface inwards, having a variation in transmittance bands corresponding to OH CH, CH3, CH2, C-COO. It was observed that in the early stage of the process a basic degradation of the terminal ends of the chains and on their structure ruled and after 30 minutes of immersion. The degradation changed to an acid type, accelerated by autocatalysis of the ester chains that have been cut and discharged into the environment Concluded that PLGA 90:10%wt and 80:20%wt copolymers have a profile of static degradation divided into four phases, the first occurring during the initial first hour of degradation in which the material has not a significant mass loss. A second stage in which the material has a quick and random fracture of the chains without any sign in the material surface or a significant mass loss. The third stage occurs during the next 2 weeks (336 hours) in which the erosion and degradation rate of the material becomes linear. A fourth final phase is evidenced in which the degradation rate becomes fast and the material begins to lose mass due to erosion. Copolymers of 70:30%wt, 60:40%wt and 50:50%wt had a random profile of degradation process Dynamic degradation of the copolymer 90:10%wt presented a very similar profile, but the mass loss was higher and faster so the degradation time was shorter, 720 hours (30 days). A heterogeneous degradation type was observed for the static degradation of the material, observed that the profile of average molecular weight differed from the percentage of weight loss, while the copolymer that was degraded dynamically presented an homogeneous degradation type noticed that the molecular weight and average percentage of weight loss had a same profile.