PLGA

Il PLGA è l’acronimo dell’acido poli(lattico-co-glicolico) costituito da acido lattico e acido glicolico utilizzato per ottenere dispositivi per applicazioni di somministrazione di farmaci e ingegneria tissutale, campo interdisciplinare che applica i principi della biologia e dell’ingegneria per lo sviluppo di sostituti ossei per ripristinare, mantenere o migliorare la funzione di tessuti ossei malati o danneggiati.

Il PLGA appartiene a una famiglia di polimeri biodegradabili altamente biocompatibile. Sebbene l’acido polilattico sia la plastica biodegradabile più utilizzata al mondo, un fattore che ne limita l’utilizzo è la sua scarsa proprietà barriera rispetto alle plastiche a base di petrolio. D’altra parte l’acido poliglicolico ha una velocità di tassi di biodegradazione paragonabile alla cellulosa ma presenta alcune limitazioni, come la sua fragilità, l’elevato grado di cristallinità e l’elevata temperatura di fusione che ne rendono difficile la lavorazione.

Inoltre l’acido poliglicolico a causa della sua elevata suscettibilità alla degradazione idrolitica ha una breve durata quando utilizzato negli imballaggi a causa del concomitante deterioramento delle sue proprietà meccaniche e di barriera.

Il PLGA con alti contenuti di glicolide ha le elevate proprietà barriera e la resistenza alla trazione dell’acido poliglicolico, pur avendo temperature di fusione più basse, quindi può essere lavorato a temperature più basse e, grazie alla sua ridotta idrofobicità e cristallinità rispetto all’acido polilattico mostra una biodegradazione molto più rapida, pur mantenendo proprietà meccaniche simili all’acico polilattico.

La degradazione del PLGA che avviene per idrolisi dei legami esterei in presenza di acqua può essere impiegata per il rilascio prolungato di farmaci a dosi desiderabili mediante impianto senza procedure chirurgiche. Il PLGA può essere lavorato in quasi tutte le forme e può incapsulare molecole di praticamente qualsiasi dimensione.

Il PLGA è un polimero biodegradabile che di solito viene scomposto nel corpo in acido lattico (LA) e acido glicolico, e viene metabolizzato con formazione di anidride carbonica e acqua. Grazie alle sue proprietà ha ricevuto l’approvazione dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense e dall’Agenzia europea per i medicinali (EMA) come vettore di farmaci

Sintesi di PLGA

A seconda del rapporto tra lattide e glicolide utilizzato per la polimerizzazione, si possono ottenere diverse forme. Il PLGA a basso peso molecolare (inferiore a 10 kDa) può essere ottenuto tramite una copolimerizzazione ad apertura di anello di acido lattico e glicolico mentre quello con pesi molecolari più elevati può essere sintetizzato utilizzando lo stesso processo utilizzando catalizzatori o dimeri ciclici come materiale di partenza.

Il PLGA è in genere sintetizzato tramite la polimerizzazione ad apertura di anello dai monomeri in presenza di catalizzatori organometallici e organici sebbene i catalizzatori di stagno come lo stagno (II) 2-etilesanoato (Sn(Oct)₂ siano preferiti nell’industria a causa del loro basso costo e dell’elevata attività alle elevate temperature richieste per la polimerizzazione.

Per usi biomedici, il contenuto residuo di stagno nel polimero finale deve essere inferiore a 20 ppm, il che significa che deve essere utilizzata una bassa concentrazione di catalizzatore durante la sintesi o che il catalizzatore in eccesso debba essere rimosso dal polimero tramite una fase di purificazione basata su solvente.

Poiché il PLGA ad alto contenuto di glicolide è insolubile nei comuni solventi organici, viene in genere sintetizzato utilizzando concentrazioni di catalizzatore molto basse. La polimerizzazione avviene ad alte temperature di reazione (≥200 °C) per almeno 5 ore. Durante tutto il processo di polimerizzazione, unità monomeriche successive di acido glicolico o lattico sono collegate tra loro da legami esterei, con conseguente formazione di un poliestere random alifatico lineare e amorfo.

Utilizzando reazioni di condensazione mediate da 1,3 diispropilcarbodiimide e 4-(dimetilammino)piridinio p-toluenesolfonato, è stato sintetizzato PLGA con un elevato controllo sulla sequenza e sulla stereochimica.

La sintesi del PLGA può avvenire anche per policondensazione ma il suo utilizzo è in qualche modo limitato a causa del minor peso molecolare del polimero che può essere sintetizzato.

Proprietà

Diversi rapporti di peso molecolare relativo e di composizione monomerica influenzano principalmente le caratteristiche fisico-chimiche del PLGA. È un solido cristallino incolore, inodore e igroscopico, con elevata solubilità in acqua.

La resistenza meccanica del PLGA è influenzata da proprietà fisiche come il peso molecolare e dispersità. La resistenza meccanica, il comportamento di rigonfiamento, la capacità di subire idrolisi e la successiva velocità di biodegradazione del polimero sono direttamente influenzati dal grado di cristallinità del PLGA, che dipende ulteriormente dal tipo e dal rapporto molare dei singoli componenti monomerici nella catena del copolimero.

La temperatura di transizione vetrosa diminuisce al diminuire del contenuto di lattide nella composizione del copolimero e della diminuzione del peso molecolare

Il PLGA può essere solubilizzato da un’ampia gamma di solventi, come solventi clorurati, tetraidrofurano, acetone o acetato di etile, può essere lavorato in qualsiasi forma e dimensione e può incapsulare biomolecole di qualsiasi dimensione

Applicazioni

Per la sua biodegradabilità il PLGA e i suoi derivati possono essere utilizzati per scopi biomedici. È comunemente utilizzato come impalcatura per organi cavi, cartilagine e ossa per la ricostruzione ossea e la rigenerazione del tessuto cardiaco nell’ingegneria tissutale.

I compositi bioceramici e biopolimerici sono sempre più utilizzati nel campo della rigenerazione ossea, perché le proprietà complementari di PLGA e ceramiche offrono nuove possibilità in termini di biocompatibilità e resistenza meccanica.

Inoltre, nonostante il fatto che la bioceramica abbia una composizione simile all’osso naturale, il si è studiato il PLGA nel campo della rigenerazione del tessuto osseo come materiale di rivestimento per migliorare le proprietà superficiali di diversi materiali bioceramici.

Si è utilizzato il PLGA  per la somministrazione controllata di farmaci, vaccini, proteine ​​e geni. Come dispositivo di somministrazione di farmaci, deve essere in grado di somministrare componenti del farmaco con durate, distribuzioni e concentrazioni controllate per ottenere l’effetto terapeutico previsto. Il PLGA rilascia i farmaci più velocemente dell’acido polilattico.

Inoltre, il PLGA offre un buon supporto per l’adesione, l’ancoraggio e la proliferazione cellulare e può essere caricato con vari fattori bioattivi, come cellule staminali, fattori di crescita e farmaci, per promuovere la rigenerazione dei difetti ossei.

Inoltre, è possibile regolare le proprietà fisiche complessive della matrice polimero-farmaco controllando i parametri rilevanti come il peso molecolare del polimero, il rapporto tra lattide e glicolide e la concentrazione del farmaco per ottenere un dosaggio desiderato e un intervallo di rilascio a seconda del tipo di farmaco.

Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica