La poliglicolida o poli(ácido glicólico) ( PGA ), también escrito como ácido poliglicólico , es un polímero termoplástico biodegradable y el poliéster alifático lineal más simple . Puede prepararse a partir de ácido glicólico mediante policondensación o polimerización con apertura de anillo . El PGA es conocido desde 1954 como un polímero resistente que forma fibras . Sin embargo, debido a su inestabilidad hidrolítica , su uso fue inicialmente limitado. [1] Actualmente, la poliglicolida y sus copolímeros ( poli( ácido láctico- co -glicólico) con ácido láctico , poli(glicolida- co -caprolactona) con ε-caprolactona y poli(glicolida- co -carbonato de trimetileno) con carbonato de trimetileno ) son ampliamente utilizados. utilizados como material para la síntesis de suturas absorbibles y están siendo evaluados en el campo biomédico . [2]
La poliglicolida tiene una temperatura de transición vítrea de 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 grado elevado 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 disolventes orgánicos comunes ( acetona , diclorometano , cloroformo , acetato de etilo , tetrahidrofurano ), mientras que los oligómeros de bajo peso molecular difieren suficientemente en su aspecto físico. propiedades para ser más soluble. Sin embargo, la poliglicolida es soluble en disolventes altamente fluorados como el hexafluoroisopropanol (HFIP) y el sesquihidrato de hexafluoroacetona , que pueden usarse para preparar soluciones del polímero de alto PM para el hilado en fusión y la preparación de películas. [3] Las fibras de PGA exhiben alta resistencia y módulo (7 GPa ) y son particularmente rígidas. [2]
La poliglicolida se puede obtener mediante varios procesos diferentes partiendo de diferentes materiales:
La policondensación de 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: se calienta ácido glicólico 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 aún la temperatura inalterada durante aproximadamente dos horas y se obtiene la poliglicolida de bajo PM. [4]
La síntesis más común utilizada para producir una forma del polímero de alto peso molecular es la polimerización con apertura de anillo de "glicólido", el diéster cíclico del ácido glicólico. La glicolida se puede preparar calentando a presión reducida PGA de bajo PM, recogiendo el diéster mediante destilación. La polimerización con apertura de anillo de glicolida 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 (2-etilhexanoato de estaño (II)) o alcóxidos de estaño. El octoato estannoso es el iniciador más 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 con apertura de anillo: se añade una cantidad catalítica de iniciador a la glicolida bajo una atmósfera de nitrógeno a una temperatura de 195 °C. Se deja que la reacción prosiga durante aproximadamente dos horas, después se eleva la temperatura a 230ºC durante aproximadamente media hora. Después de la solidificación, se recoge el polímero de alto PM resultante. [4]
Otro procedimiento consiste en la policondensación en estado sólido inducida térmicamente de halogenoacetatos de fórmula general X-—CH 2 COO − M + (donde M es un metal monovalente como el sodio y X es un halógeno como el cloro ), dando como resultado la producción de poliglicólido y pequeños cristales de sal . La policondensación se lleva a cabo calentando un halogenoacetato, como el cloroacetato de sodio , a una temperatura entre 160 y 180 °C, haciendo pasar nitrógeno continuamente a través del recipiente de reacción. Durante la reacción se forma poliglicolida 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 haciendo reaccionar monóxido de carbono, formaldehído o uno de sus compuestos relacionados, como paraformaldehído o trioxano , en presencia de un catalizador ácido. En 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 alcanzar una presión específica; la reacción se agita y se deja avanzar a una temperatura de aproximadamente 180ºC durante dos horas. Al finalizar, se descarga el monóxido de carbono sin reaccionar y se recoge una mezcla de poliglicólido de bajo y alto PM. [8]
La poliglicólida se caracteriza por inestabilidad hidrolítica debido a la presencia del enlace éster en su estructura 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 ácido glicólico: primero, el agua se difunde en las regiones amorfas (no cristalinas) de la matriz polimérica, escindiendo 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 polimérica se disuelve.
Cuando se expone a condiciones fisiológicas, la poliglicolida se degrada mediante hidrólisis aleatoria, y aparentemente también es descompuesta por determinadas 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]
Los estudios realizados con suturas hechas de poliglicólido han demostrado que el material pierde la mitad de su resistencia después de dos semanas y el 100% después de cuatro semanas. El polímero es completamente reabsorbido por el organismo en un plazo de cuatro a seis meses. [2] La degradación es más rápida in vivo que in vitro ; se cree que este fenómeno se debe a la actividad enzimática celular. [10]
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Aunque se conocía desde 1954, el PGA había encontrado poca utilidad 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 sintética absorbible que fue comercializada con el nombre comercial de Dexon [1] por la filial Davis & Geck de la American Cyanamid Corporation. Después de su recubrimiento con policaprolactona y estearato de calcio, se vende bajo la marca Assucryl.
La sutura PGA se clasifica como un multifilamento trenzado sintético, absorbible. Está recubierto con N- laurina y L- lisina , que hacen que el hilo sea extremadamente liso, suave y seguro para anudar . También se recubre con estearato de magnesio y finalmente se esteriliza con gas óxido de etileno . Se degrada naturalmente en el cuerpo por hidrólisis y se absorbe como monómeros solubles en agua, lo que se completa entre 60 y 90 días. Los pacientes de edad avanzada, 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 métrica) a USP 2 (5 métricas). 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 seguro de nudos. Se utiliza comúnmente para suturas subcutáneas , cierres intracutáneos y 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 , clavos, varillas, placas y tornillos. [2] También se ha explorado para la ingeniería de tejidos o la administración controlada de fármacos. Los andamios de ingeniería tisular fabricados con poliglicólido se han producido siguiendo diferentes enfoques, pero generalmente la mayoría de ellos se obtienen mediante 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, Virginia Occidental, 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 trayectoria tortuosa 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 barrera de protección mejorada para alimentos perecederos, incluidas bebidas carbonatadas y alimentos que pierden frescura con una exposición prolongada al aire. Esta tecnología de capas intermedias de poliglicólido también puede permitir botellas de plástico más delgadas que aún conservan las propiedades de barrera deseables. Una versión de bajo peso molecular (aproximadamente 600 uma) está disponible en The Chemours Company (anteriormente parte de DuPont ) y se supone que es útil en aplicaciones de petróleo y gas. [13]