پلی گلیکولیک اسید PGA

پلی گلیکولیک اسید

پلی گلیکولیک اسید و یا پلی گلیکولید که با نام اختصاری (PGA) نیز نشان داده می شود نوعی پلیمر ترموپلاستیک زیست تخریب پذیر است و از ساده ترین ساختار پلی استری آلیفاتیک خطی برخوردار است. می توان این ماده را به صورت مستقیم از گلیکولیک اسید توسط بسپارش های حلقه گشا و یا بسپارش تراکمی تولید کرد. ماده یاد شده در سال ۱۹۵۴ به عنوان یک پلیمر فیبری سخت شناخته شده است. از آنجایی که این ماده نوعی ناپایداری آبکافتی دارد، مصارف اولیه آن بسیار محدود می باشند. به تازگی پلی گلیکولید و هم بسپارهای آن همانند poly(lactic-co-glycolic acid) با لاکتیک اسید poly(glycolide-co-caprolactone) با کاپرولاکتون و

poly(glycolide-co-trimethylene carbonate) با تری متیلن کربنات همگی به عنوان مواد اولیه برای ترکیب بخیه های قابل جذب به کار برده شده اند و در زمینه زیست پزشکی نیز مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته اند.

پلی گلیکولیک اسید از چه خواص فیزیکی برخوردار است؟

پلی گلیکولیدها دارای دمای انتقال شیشه ای بین ۳۵ تا ۴۰ درجه سانتیگراد بوده و نقطه ذوب آنها نیز بین 225 تا ۲۳۰ درجه سانتیگراد می باشد. همچنین مقدار بلورینگی این مواد به میزان ۴۵ تا ۵۵ درصد افزایش داشته و این موضوع منجر به عدم انحلال پذیری آنها در آب شده است. اگرچه انحلال پذیری این نوع از پلی استرها کاملاً غیرمعمول میباشد زیرا انواعی از آنها که دارای وزن بالای مولکولی می باشند به راحتی در بیشتر حلال های ارگانیک همانند آستون، دی کلرومتان، کلروفرم، تتراهیدروفوران و اتیل استات حل نمی شوند. این در حالی است که الیگومر های کم وزن این ماده از خواص فیزیکی متفاوتی برخوردار بوده و همچنین انحلال پذیری بیشتری دارند. اگرچه پلی گلیکولید قابلیت بسیار بالایی در حلالهای فلوئورینی همانند hexafluoroisopropanol (HFIP) و hexafluoroacetone sesquihydrate دارد. الیاف این ماده نیز از استحکام و ضریب بالایی برخوردار بوده و بصورت ویژه ای محکم می باشند.

سنتز و یا ترکیب پلی گلیکولیک اسید چگونه صورت میگیرد؟

امکان تولید این ماده از فرایندهای متفاوت و مواد خام اولیه بسیار متمایز وجود دارد. روش اول بسپارش تراکمی گلیکولیک اسید میباشد و روش دوم بسپارش حلقه گشای گلیکولید است. روش سوم نیز بسپارش تراکمی آستات های هالوژنی در وضعیت جامد است. بسپارش تراکمی گلیکولیک اسید ساده ترین راه ممکن برای تولید پلی گلیکولیک اسید می باشد ولی ممکن است بیشترین اثربخشی را نداشته باشد زیرا محصولی با وزن پایین را تولید میکند. به طور خلاصه فرآیند مربوطه بدین گونه انجام می گیرد: گلیکولیک اسید در فشار اتمسفری و دمایی برابر با ۱۷۵ تا ۱۸۵ درجه سانتیگراد تحت حرارت قرار می گیرد و تا زمانی نگهداری می‌شود که تقطیر آب در آن متوقف شود. پس از آن فشار اعمال شده تا ۱۵۰ میلیمتر جیوه کاهش پیدا می‌کند و این در حالیست که دما همچنان به مدت ۲ ساعت و ثابت باقی مانده است. معمول ترین روش سنتزی که برای تولید مجموعه ای از پلیمرهای سنگین وزن به کار برده می شود با نام بسپارش های حلقه گشای گلیکولید شناخته می شود. امکان تولید این ماده با استفاده از حرارت و یا فشار کمتر و همچنین گردآوری دی استرها با تقطیر هم وجود خواهد داشت. بسپارش حلقه گشای گلیکولید می تواند با استفاده از انواعی از کاتالیزورها صورت گیرد همانند ترکیبات آنتیموان. آنتیموان تری اکسید، آنتیموان تری هالید، ترکیبات زینک یا زینک لاکتات و ترکیبات قلع همگی در همین دسته قرار می گیرند. Stannous octoate به عنوان معمولترین آغازگری شناخته می شود که برای چنین واکنش هایی به کار برده می شود زیرا آن توسط سازمان غذا و دارو به عنوان یک پایدارساز غذایی شناخته شده است. در این راستا از سایر کاتالیزورها نیز استفاده می شود همانند آلومینیوم ایزوپروپوکسید، کلسیم استیل استونات، انواعی از آلکوکسید های لانتانید. فرایند انجام گرفته برای بسپارش حلقه گشا به صورت خلاصه عنوان می شود: مقدار کاتالیزوری از یک آغاز کننده به گلیکولید و تحت شرایط اتمسفری نیتروژنی و دمایی برابر با ۱۹۵ درجه سانتیگراد افزوده می‌شود و این واکنش باعث می‌شود تا فرآوری به مدت دو ساعت انجام گیرد و پس از آن نیز دما تا ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد به مدت نیم ساعت بالا خواهد رفت. پس از آنکه ماده حالتی سخت و جامد پیدا کرد و پلیمری با وزن مولکولی بالا جمع‌آوری می‌شود. پلیمر یاد شده با استفاده از واکنش کربن مونوکسید و فرمالدهید و یا یکی از ترکیبات مرتبط با آن همانند پارافرمالدهید و یا تری اکسان در حضور یک کاتالیزور اسیدی انجام می گیرد. در جوی حاوی مونوکسید کربن انواعی از کاتالیزور ها همانند کلروسولفونیک اسید، دی کلرومتان و تری اکسان در داخل اتوکلاو ریخته می‌شوند و سپس توسط کربن مونوکسید شارژ می شوند تا زمانی که به فشار ویژه‌ای دست پیدا کنند. پس از آن واکنش در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت انجام خواهد گرفت. در نهایت ترکیبی از پلی گلیکولید هایی با وزن مولکولی بالا و پایین جمع آوری می شوند.

آیا پلی گلیکولیک اسید پلیمری تخریب پذیر به شمار می آید؟

همانطور که پیش از این نیز یاد شد پلی گلیکولید از ناپایداری آبکافتی برخوردار است و این مورد نیز ناشی از وجود پیوندهای استری در پیکره اصلی این ماده می‌باشد. تخریب پذیری این ماده به صورت فرسایشی صورت می گیرد و به نظر می رسد که دو مرحله طول می کشد تا پلیمر یاد شده به مونومر اصلی خود یعنی گلیکولیک اسید تبدیل شود. در مرحله اول آب در بخش‌های غیر بلورین و بدون شکل ماتریس پلیمری پخش می شود و پیوندهای استری را از بین می‌برد و مرحله دوم زمانی آغاز می شود که بخش های بدون شکل در این ماده کاملاً فرسایش پیدا کرده‌اند و در این مرحله بخش‌های بلورین ماده در برابر حملات آب کافتی بسیار آسیب پذیر می شوند. پس از تخریب کامل بخش های بلورین، زنجیره پلیمری نیز حل می‌شود. زمانی که ماده نام برده شده در شرایط فیزیولوژیکی متفاوتی قرار می گیرد توسط هیدرولیز های متناوب تخریب می شود و همچنین آنزیم های ویژه ای به روی آن اثر می گذارد (به خصوص آنهایی که دارای فعالیت های استراز می‌باشند). ماده نهایی بدست آمده از تخریب یعنی گلیکولیک اسید غیر سمی بوده و پس از آنکه به عنوان آب و دی اکسید کربن از بدن دفع می شود می تواند وارد چرخه تری کربوکسیلیک اسید شود. بخشی از گلیکولیک اسید هم توسط ادرار از بدن دفع میشود. مطالعات انجام گرفته بر روی بخیه های ساخته شده از این ماده نشان می‌دهند که این ماده حدود نیمی از استحکام خود را پس از دو هفته و تمام استحکام خود را پس از یک ماه از دست خواهد داد. این پلیمر در طی ۴ تا ۶ ماه به صورت کامل توسط بدن موجودات زنده جذب میشود. تخریب پذیری ترموپلاستیک نام برده شده در بدن انسان نسبت به شرایط ازمایشگاهی با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد و به نظر می‌رسد این موضوع ناشی از فعالیت های آنزیمی سلول ها باشد.