El poliglicólido o ácido poli(glicólico) ( PGA ), también escrito como ácido poliglicólico , es un polímero termoplástico biodegradable y el poliéster alifático lineal más simple . Puede prepararse a partir del ácido glicólico mediante policondensación o polimerización por apertura de anillo . El PGA se conoce desde 1954 como un polímero formador de fibras resistentes . Sin embargo, debido a su inestabilidad hidrolítica , su uso ha sido inicialmente limitado. [1] Actualmente, el poliglicólido y sus copolímeros ( poli( ácido láctico- co -glicólico) con ácido láctico , poli(glicólido- co -caprolactona) con ε-caprolactona y poli(glicólido- co -carbonato de trimetileno) con carbonato de trimetileno ) se utilizan ampliamente como material para la síntesis de suturas absorbibles y se están evaluando en el campo biomédico . [2]
El poliglicólido tiene una temperatura de transición vítrea entre 35 y 40 °C y se informa que su punto de fusión está en el rango de 225 a 230 °C. El PGA también exhibe un elevado grado de cristalinidad , alrededor del 45-55%, lo que resulta en insolubilidad en agua . [2] La solubilidad de este poliéster es algo inusual, ya que su forma de alto peso molecular es insoluble en casi todos los solventes orgánicos comunes ( acetona , diclorometano , cloroformo , acetato de etilo , tetrahidrofurano ), mientras que los oligómeros de bajo peso molecular difieren suficientemente en sus propiedades físicas para ser más solubles. Sin embargo, el poliglicólido es soluble en solventes altamente fluorados como hexafluoroisopropanol (HFIP) y hexafluoroacetona sesquihidrato , que se pueden usar para preparar soluciones del polímero de alto peso molecular para hilado en fusión y preparación de películas. [3] Las fibras de PGA exhiben alta resistencia y módulo (7 GPa ) y son particularmente rígidas. [2]
El poliglicólido se puede obtener a través de varios procesos diferentes a partir de diferentes materiales:
La policondensación del ácido glicólico es el proceso más simple disponible para preparar PGA, pero no es el más eficiente porque produce un producto de bajo peso molecular. Brevemente, el procedimiento es el siguiente: el ácido glicólico se calienta a presión atmosférica y se mantiene una temperatura de aproximadamente 175 a 185 °C hasta que el agua deja de destilar . Posteriormente, se reduce la presión a 150 mm Hg, manteniendo la temperatura inalterada durante aproximadamente dos horas y se obtiene el poliglicólido de bajo peso molecular. [4]
La síntesis más común utilizada para producir una forma de alto peso molecular del polímero es la polimerización por apertura de anillo de "glicólido", el diéster cíclico del ácido glicólico. El glicólido se puede preparar calentando a presión reducida PGA de bajo peso molecular, recogiendo el diéster por medio de destilación. La polimerización por apertura de anillo del glicólido se puede catalizar utilizando diferentes catalizadores , incluidos compuestos de antimonio , como trióxido de antimonio o trihaluros de antimonio, compuestos de zinc (lactato de zinc) y compuestos de estaño como octoato estannoso (estaño (II) 2-etilhexanoato) o alcóxidos de estaño. El octoato estannoso es el iniciador más comúnmente utilizado, ya que está aprobado por la FDA como estabilizador de alimentos. También se ha descrito el uso de otros catalizadores, entre ellos isopropóxido de aluminio , acetilacetonato de calcio y varios alcóxidos de lantánidos (por ejemplo, isopropóxido de itrio). [4] [5] [6] Se describe brevemente el procedimiento seguido para la polimerización por apertura de anillo: se añade una cantidad catalítica de iniciador a glicolida bajo una atmósfera de nitrógeno a una temperatura de 195 °C. Se deja que la reacción se desarrolle durante aproximadamente dos horas, luego se eleva la temperatura a 230 °C durante aproximadamente media hora. Después de la solidificación, se recoge el polímero de alto peso molecular resultante. [4]
Otro procedimiento consiste en la policondensación en estado sólido inducida térmicamente de halogenoacetatos con fórmula general X-—CH 2 COO − M + (donde M es un metal monovalente como el sodio y X es un halógeno como el cloro ), lo que da como resultado la producción de poliglicólido y pequeños cristales de una sal . La policondensación se lleva a cabo calentando un halogenoacetato, como el cloroacetato de sodio , a una temperatura entre 160 y 180 °C, pasando continuamente nitrógeno a través del recipiente de reacción. Durante la reacción se forma poliglicólido junto con cloruro de sodio que precipita dentro de la matriz polimérica; la sal se puede eliminar convenientemente lavando el producto de la reacción con agua. [7]
El PGA también se puede obtener mediante la reacción de monóxido de carbono, formaldehído o uno de sus compuestos relacionados como paraformaldehído o trioxano , en presencia de un catalizador ácido. En una atmósfera de monóxido de carbono, se carga un autoclave con el catalizador ( ácido clorosulfónico ), diclorometano y trioxano, luego se carga con monóxido de carbono hasta que se alcanza una presión específica; la reacción se agita y se deja proceder a una temperatura de aproximadamente 180 °C durante dos horas. Al finalizar, el monóxido de carbono que no reaccionó se descarga y se recoge una mezcla de poliglicólido de bajo y alto peso molecular. [8]
El poliglicólido se caracteriza por su inestabilidad hidrolítica debido a la presencia de un enlace éster en su cadena principal. El proceso de degradación es erosivo y parece tener lugar en dos pasos durante los cuales el polímero se convierte nuevamente en su monómero, el ácido glicólico: primero, el agua se difunde en las regiones amorfas (no cristalinas) de la matriz del polímero, rompiendo los enlaces éster; el segundo paso comienza después de que las regiones amorfas se han erosionado, dejando la porción cristalina del polímero susceptible al ataque hidrolítico. Tras el colapso de las regiones cristalinas, la cadena del polímero se disuelve.
Cuando se expone a condiciones fisiológicas, el poliglicolido se degrada por hidrólisis aleatoria y, aparentemente, también se descompone por ciertas enzimas , especialmente aquellas con actividad esterasa . El producto de degradación, el ácido glicólico , no es tóxico, pero al igual que el etilenglicol , se metaboliza a ácido oxálico , lo que podría hacerlo peligroso. Una parte del ácido glicólico también se excreta por la orina . [9]
Estudios realizados con suturas fabricadas con poliglicolida han demostrado que el material pierde la mitad de su resistencia al cabo de dos semanas y el 100% al cabo de cuatro semanas. El polímero es reabsorbido completamente por el organismo en un plazo de cuatro a seis meses. [2] La degradación es más rápida in vivo que in vitro , fenómeno que se cree que se debe a la actividad enzimática celular. [10]
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Aunque se conocía desde 1954, el PGA había encontrado poco uso debido a su sensibilidad a la hidrólisis en comparación con otros polímeros sintéticos. Sin embargo, en 1962 este polímero se utilizó para desarrollar la primera sutura absorbible sintética que se comercializó con el nombre comercial de Dexon [1] por la subsidiaria Davis & Geck de la American Cyanamid Corporation. Después de su recubrimiento con policaprolactona y estearato de calcio, se vende bajo la marca comercial de Assucryl.
La sutura PGA se clasifica como un multifilamento trenzado, sintético y absorbible. Está recubierto con N- laurina y L- lisina , que hacen que el hilo sea extremadamente liso, suave y seguro para anudar . También está recubierto con estearato de magnesio y finalmente esterilizado con gas de óxido de etileno . Se degrada naturalmente en el cuerpo por hidrólisis y se absorbe como monómeros solubles en agua, completándose entre 60 y 90 días. Los pacientes ancianos, anémicos y desnutridos pueden absorber la sutura más rápidamente. Su color es violeta o sin teñir y se vende en tamaños USP 6-0 (1 métrico) a USP 2 (5 métrico). Tiene las ventajas de una alta resistencia a la tracción inicial, un paso suave a través del tejido, un fácil manejo, una excelente capacidad de anudado y un atado de nudos seguro. Se utiliza comúnmente para suturas subcutáneas , cierres intracutáneos, cirugías abdominales y torácicas.
El papel tradicional del PGA como material de sutura biodegradable ha llevado a su evaluación en otros campos biomédicos. Se han producido dispositivos médicos implantables con PGA, incluidos anillos de anastomosis , clavijas, varillas, placas y tornillos. [2] También se ha explorado para la ingeniería de tejidos o la administración controlada de fármacos. Los andamios de ingeniería de tejidos hechos con poliglicólido se han producido siguiendo diferentes enfoques, pero generalmente la mayoría de estos se obtienen a través de tecnologías textiles en forma de fieltros no tejidos .
Kureha Chemical Industries ha comercializado poliglicólido de alto peso molecular para aplicaciones de envasado de alimentos bajo el nombre comercial de Kuredux. [11] La producción se realiza en Belle, West Virginia, con una capacidad prevista de 4000 toneladas métricas anuales. [12] Sus atributos como material de barrera resultan de su alto grado de cristalización, la base de un mecanismo de camino tortuoso para una baja permeabilidad. Se prevé que la versión de alto peso molecular se utilizará como capa intermedia entre capas de tereftalato de polietileno para proporcionar una protección de barrera mejorada para alimentos perecederos, incluidas las bebidas carbonatadas y los alimentos que pierden frescura con la exposición prolongada al aire. Esta tecnología de capa intermedia de poliglicólido también puede permitir la fabricación de botellas de plástico más delgadas que aún conservan las propiedades de barrera deseables. The Chemours Company (anteriormente parte de DuPont ) ofrece una versión de bajo peso molecular (aproximadamente 600 uma) que se supone que es útil en aplicaciones de petróleo y gas. [13]