Este trabalho apresenta um estudo sobre a síntese e propriedades do copolímero poli(l,l-lactídeo-stat-e-caprolactona)-bloco-poli(óxido de etileno)-bloco-poli(l,l-lactideostat-e-caprolactona). Poli(óxido de etileno) de massa molar 20.000 u.m.a. e poli(óxido de etileno) modificado, preparado a partir de poli(glicol etilênico) de massa molar 4.000 u.m.a., foram selecionados para o processo da síntese. A reação foi feita pela polimerização por abertura de anel em massa a 120ºC usando octoanato de estanho como iniciador. A composição química de cada amostra foi determinada com auxílio de RMN-1H e RMN-13C e suas propriedades mecânicas foram verificadas e comparadas utilizando análises térmicas como DMTA, DSC, TG e a aplicação da MEV como análise complementar. A observação pelas fotos de MOLP permitiu a visualização do comportamento de nucleação dos copolímeros e as características de sua cristalinidade. Seu grau de cristalinidade e as fases cristalinas foram identificados por difração de raios X (WAXS). A biocompatibilidade do material também foi examinada pela cultura de células. Os resultados de caracterização indicam o sucesso da copolimerização, as propriedades elastoméricas e, sua não citotoxidade comprovaram a possibilidade do uso destes copolímeros como biomateriais. Contudo, o tempo prolongado de reação e baixa incorporação do monômero lactídeo ainda são questões a serem melhoradas para a viabilização do copolímero como material de implante na área biomédica. / This work includes the study of the synthesis and characterization of the copolymer poly(l,l-lactide-stat-e-caprolactone)-b-PEG-b-poly(l,l-lactide-stat-e-caprolactone). Poly (ethylene oxide) with molar weight 20.000 and poly(ethylene oxide) modified, prepared from poly(ethylene oxide) with molar weight 4000 have been selected for this synthesis process. The reaction was done by ring-opening bulk polymerization, using stannous octoate as initiator at 120ºC. The chemical composition of samples were determined by 1H-NMR and 13C-NMR and their mechanical properties were verified using thermal analyses like DMTA, DSC and TG. Scanning electron microscopy (SEM) was applied as a complementary analysis. The pictures of polarizing optical microscopy showed us the copolymer\'s nucleation behaviors and their respective crystallization. The degrees of crystallinity and phase of copolymers were determined by WAXS. The biocompatibility of the copolymer was examined by cell cultivation test. The result of these analyses above indicated the success of synthesis. Their rubbery properties and non-toxicity allowed their application as biomaterial. However, the long reaction time and low incorporation of monomer of lactide might to be improved to increase its potential use in biomedical area in the future.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a síntese e propriedades do copolímero poli(l,l-lactídeo-stat-e-caprolactona)-bloco-poli(óxido de etileno)-bloco-poli(l,l-lactideostat-e-caprolactona). Poli(óxido de etileno) de massa molar 20.000 u.m.a. e poli(óxido de etileno) modificado, preparado a partir de poli(glicol etilênico) de massa molar 4.000 u.m.a., foram selecionados para o processo da síntese. A reação foi feita pela polimerização por abertura de anel em massa a 120ºC usando octoanato de estanho como iniciador. A composição química de cada amostra foi determinada com auxílio de RMN-1H e RMN-13C e suas propriedades mecânicas foram verificadas e comparadas utilizando análises térmicas como DMTA, DSC, TG e a aplicação da MEV como análise complementar. A observação pelas fotos de MOLP permitiu a visualização do comportamento de nucleação dos copolímeros e as características de sua cristalinidade. Seu grau de cristalinidade e as fases cristalinas foram identificados por difração de raios X (WAXS). A biocompatibilidade do material também foi examinada pela cultura de células. Os resultados de caracterização indicam o sucesso da copolimerização, as propriedades elastoméricas e, sua não citotoxidade comprovaram a possibilidade do uso destes copolímeros como biomateriais. Contudo, o tempo prolongado de reação e baixa incorporação do monômero lactídeo ainda são questões a serem melhoradas para a viabilização do copolímero como material de implante na área biomédica. / This work includes the study of the synthesis and characterization of the copolymer poly(l,l-lactide-stat-e-caprolactone)-b-PEG-b-poly(l,l-lactide-stat-e-caprolactone). Poly (ethylene oxide) with molar weight 20.000 and poly(ethylene oxide) modified, prepared from poly(ethylene oxide) with molar weight 4000 have been selected for this synthesis process. The reaction was done by ring-opening bulk polymerization, using stannous octoate as initiator at 120ºC. The chemical composition of samples were determined by 1H-NMR and 13C-NMR and their mechanical properties were verified using thermal analyses like DMTA, DSC and TG. Scanning electron microscopy (SEM) was applied as a complementary analysis. The pictures of polarizing optical microscopy showed us the copolymer\'s nucleation behaviors and their respective crystallization. The degrees of crystallinity and phase of copolymers were determined by WAXS. The biocompatibility of the copolymer was examined by cell cultivation test. The result of these analyses above indicated the success of synthesis. Their rubbery properties and non-toxicity allowed their application as biomaterial. However, the long reaction time and low incorporation of monomer of lactide might to be improved to increase its potential use in biomedical area in the future.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Leonardo Francois quimica.pdf: 194110 bytes, checksum: 750a31eb02f149c7536ac63de960592b (MD5) Previous issue date: 2008-11-27 / In this study PLGA copolymers were synthesized with molecular weight above 10 kDa through direct polycondensation of L-lactic acid and glycolic acid monomers. Catalysts based on sulfonated styrenedivinylbenzene copolymer (SC) containing or not Sn2+ íons adsorbed as SnCl2.H2O colloidal particles from neutral solution or [SnCl3]- complex anions from acid solution were prepared. All catalysts were evaluated by specific surface area and pore volume measurements, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, atomic absorption spectrophotometry and ion exchange capacity. The obtained PLGA copolymers were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction and inherent viscosity measurements. Independent of pH solution of the adsorptions, it was observed that Sn2+ ions were oxidized to Sn4+ forming SnO2. This oxidation probably occurred during catalysts drying process in the presence of oxygen. The PLGA copolymers with highest inherent viscosities, i.e., highest molecular weights were obtained with SC catalyst containing SnO2 prepared by adsorption of SnCl2.H2O colloidal particles in neutral solution. It was estimated that the highest PLGA molecular weights were equal or larger than 35 kDa. The produced PLGA presented white or lightly yellow color and Sn contamination less than 1 ppm which is below the limit allowed by the Brazilian legislation / No presente trabalho foram sintetizados copolímeros PLGA com massa molar acima de 10 kDa por policondensação direta dos monômeros ácido L-láctico e ácido glicólico. Foram preparados catalisadores à base de copolímero estireno-divinilbenzeno sulfonado (CS) contendo ou não íons Sn2+ adsorvidos na forma de partículas coloidais de SnCl2.H2O em meio neutro ou na forma do ânion complexo [SnCl3]- em meio ácido. Todos os catalisadores foram avaliados por medidas de área superficial específica e volume de poros, espectroscopia de infravermelho, difração de raios X, espectrofotometria de absorção atômica e capacidade de troca iônica. Os copolímeros PLGA obtidos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, difração de raios X e medidas de viscosidade inerente. Foi verificado que independente do pH do meio de adsorção, os íons Sn2+ foram oxidados a Sn4+ formando o óxido SnO2. Essa oxidação ocorreu, provavelmente, durante o processo de secagem dos catalisadores na presença de oxigênio. Os copolímeros PLGA com maiores viscosidades inerentes, ou seja, maiores massas moleculares foram obtidos pelo uso de catalisador CS contendo SnO2 preparado pela adsorção de partículas coloidais de SnCl2.H2O em meio neutro. Foi estimado que as maiores massas moleculares de PLGA foram iguais ou maiores que 35 kDa. Os copolímeros PLGA produzidos apresentaram coloração branca ou levemente amarelada e contaminação por Sn inferior a 1 ppm bem abaixo do limite permitido pela Legislação Brasileira

Biodegradabilné syntetické polyméry nesú vlastnosti, ktoré ich zvýhodňujú oproti iným materiálom používaným na poli regeneratívnej medicíny a tkanivového inžinierstva. Najdôležitejšie výhody zahŕňajú schopnosť prispôsobovať mechanické a chemické vlastnosti aj kinetiku degradácie. Obzvlášť polyestery sú zaujímavé z pohľadu na ich biodegradáciu. Podliehajú hydrolýze, počas ktorej dochádza k štiepeniu esterových väzieb a degradačné produkty sú metabolizované bez akýchkoľvek škodlivých účinkov. Diplomová práca je zameraná na syntetické biodegradabilné triblokové kopolyméry PLGA-PEG-PLGA s obsahom kyseliny polymliečnej (PLA), kyseliny polyglykolovej (PGA) a polyetylénglykolu (PEG), ktoré patria do skupiny biodegradabilných polyesterov. Obsah hydrofilnej a hydrofóbnej zložky polymérneho reťazca spôsobuje amfifilný charakter kopolyméru. Pripravené triblokové kopolyméry sú schopné tvoriť hydrogél pomocou fyzikálneho sieťovania v dôsledku ich amfifilného charakteru. Tieto materiály zaznamenali významný záujem vo vedeckej oblasti. Teoretická časť diplomovej práce všeobecne popisuje hydrogély, bližšie sa venuje fyzikálnemu sieťovaniu amfifilných blokových kopolymérov a mechanizmom degradácie. Podrobný popis triblokového kopolyméru PLGA-PEG-PLGA je rozdelený na PLGA kopolyméry, PEG a ich fyzikálno-chemické vlastnosti. Zahrnuté sú aj poznatky o chemickej funkcionalizácii anhydridom kyseliny jantárovej, anhydridom kyseliny itakonovej a kyselinou listovou. Dopamín je prezentovaný ako spájací faktor a spomenuté sú taktiež najdôležitejšie bioaktívne látky. Experimentálna časť sa zaoberá konkrétnymi metódami syntézy, ktoré viedli k funkcionalizácii a modifikácii triblokových kopolymérov PLGA-PEG-PLGA. Funkcionalizáciou anhydridom kyseliny itakonovej bol získaný kopolymér s oboma koncami obohatenými o reaktívne dvojité väzby a karboxylové funkčné skupiny. Dvojité väzby umožňujú chemické sieťovanie a koncové karboxylové skupiny ponúkajú možnosť modifikácie kopolyméru biologicky aktívnymi látkami. Modifikácia bioaktívnymi látkami L-lyzínom a butylamínom obohacuje polymérnu sieť a dopamín v roli spojovacieho faktoru poskytuje univerzálnosť v naväzovaní bioaktívnych látok, stabilizuje ich a zabezpečuje zachovanie biologickej aktivity naviazaných bioaktívnych látok predĺžením reťazca. Výsledné produkty boli charakterizované pomocou 1H NMR, FTIR a DRA analýz. Funkcionalizácia anhydridom kyseliny itakonovej bola prevádzaná v tavenine. Podarilo sa dosiahnuť vyššieho množstva naviazanej kyseliny itakovovej s hodnotou 79,4 mol % a následné modifikácie boli prevádzané vo vodnom roztoku, organickom roztoku a taktiež v tavenine. Bolo zistené, že najefektívnejšia metóda modifikácie bola syntéza v organickom roztoku s rozpúšťadlom N,N-dimetylformamidom a aktivačným systémom dicyklohexylkarbodiimid/4-(dimetylamino)pyridínom. Najvyššie množstvo naviazaného dopamínu bolo 18,6 mol %, najvyššie množstvo naviazaného butylamínu bolo 7,8 mol % a L-lyzín sa naviazať nepodarilo.

Předložená disertační práce shrnuje současné poznatky v oblasti termosenzitivních biodegradabilních kopolymerů, které ve formě vodného solu gelují při teplotě lidského těla. Tyto polymerní materiály jsou použitelné v medicíně pro injekční aplikace jako nosiče léčiv či resorbovatelné implantáty pro regeneraci tkání. V experimentální práci byly pomocí vakuové linky syntetizovány termosenzitivní amfifilní triblokové kopolymery na bázi biodegradabilního hydrofobního polylaktidu a polyglykolidu a biokompatibilního hydrofilního polyethylenglykolu (PLGA–PEG–PLGA). Připravený PLGA–PEG–PLGA kopolymer se dvěma fázovými přechody sol-gel a gel-suspenze byl následně modifikován anhydridem kyseliny itakonové. Výsledný funkcionalizovaný ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA kopolymer obsahuje na koncích řetězců reaktivní dvojné vazby vhodné k další polymeraci či síťování a karboxylové skupiny pro případné modifikace biologicky aktivními látkami. Fyzikální i chemické síťování bylo dále sledováno jak z hlediska poměrů hydrofilního a hydrofobního řetězce, tak i z hlediska množství navázané kyseliny itakonové. Vodné roztoky syntetizovaného ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA kopolymeru gelují v rozmezí teplot 33 - 43 °C. Kritická gelační koncentrace byla 6 % a kritická gelační teplota 34 °C pro kopolymer s poměrem PLGA/PEG = 2,5. Čím je kopolymer více hydrofobní, tím geluje dříve a je více hydrolyticky stabilní. Tuhost gelu stoupá se zvyšujícím se poměrem PLGA/PEG a je závislá na typu rozpouštědla použitého při přečišťování kopolymeru. Připravené ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA makomonomerů byly síťovány pomocí modrého světla bez dalšího síťovadla. Hydrolytická stabilita vzorků modifikovaných pomocí ITA se výrazně zlepšila a zvýšila v přímé úměře jak s rostoucí dobou síťování, tak s množstvím dvojných vazeb na koncích řetězců. Vzorek s 63 mol% ITA síťovaný 40 minut ve vodě zcela zdegradoval po 32 dnech. Protonovou NMR relaxometrií bylo zjištěno, že když vzorek ve vodě nabotnal (po cca 12 hodinách), množství nevázané vody se začalo snižovat a postupně difundovat do kavit na povrchu vzorku a pomalu se měnit na slabě a pevně vázanou vodu na polymerní řetězce. Nicméně, termální stabilita chemicky síťovaných vzorků vzrůstala pouze do 20 minut síťování. Pomocí ATR-FTIR bylo prokázáno, že se přibližně 57 % dvojných vazeb kyseliny itakonové (při vlnové délce 1640 cm-1) přeměnilo na nové jednoduché RR'C-CHR'' vazby při vlnové délce 795 cm-1. Delší čas síťování (nad 30 minut) vedl ke změnám v chemické struktuře pomocí beta-štěpení řetězců a částečné rekombinaci dvojných vazeb. Díky vzniku nových dvojných vazeb v jiných částech řetězce se snížila termální stabilita z 242 °C na 237° C a teplota skelného přechodu z -2,2 na -5.8 °C. Předložená práce popisuje, jak složení polymeru, modifikace funkčními skupinami a fyzikální podmínky ovlivňují fyzikální a chemické síťování připravených amfifilních kopolymerů. Kontrola hydrolytické a termální stability hydrogelů je zapotřebí zejména při uvolňování léčiv a regeneraci tkání.