The Effect of PLGA-PEG-PLGA Modification on the Sol-gel Transition and Degradation Properties

This paper deals with the influence of an incubation medium pH on the hydrolytic degradation of a novel thermosensitive biodegradable triblock copolymer based on hydrophilic poly(ethylene glycol) and hydrophobic copolymer poly(lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA-PEG-PLGA), consequently modified at alpha,omega-ends with itaconic acid (ITA) resulting in alpha,omega-itaconyl(PLGA-PEG-PLGA). Itaconic acid, gained from renewable resources, delivers a reactive double bond and carboxylic functional group to the end of PLGA-PEG-PLGA copolymer: this is important for a reaction with biologically active substances. The suitability of the sample degradation was assessed depending on whether the copolymer formed a gel at 37 °C. Two reversible physical sol-gel-sol transitions from a sol (liquid phase) to a gel (solid phase) and back to a sol (suspension) were verified using the tube inverting method. The hydrolytical degradation was evaluated at a physiological temperature (37 °C) in the presence of phosphate solutions, at a pH either 4.2 or 7.4 by monitoring the decrease of the number average molecular weight of copolymers by GPC. Moreover, the degradation kinetics was confirmed by the HPLC/DAD method, where the increasing amount of final degradation products (lactic and glycolic acids) was detected. The study demonstrated that the carboxylic groups modified copolymer is more susceptible to hydrolytical degradation than the unmodified copolymer within first days of degradation at 7.4.
Tento článek se zabývá vlivem pH inkubačního média na hydrolytickou degradaci nového termosenzitivního biologicky odbouratelného triblokového kopolymeru na bázi hydrofilního polyethylenglykolu a hydrofobního kopolymeru polymléčné a polyglykolové kyseliny (PLGA-PEG-PLGA), který je modifikován na alfa, omega-koncích itakonovou kyselinou. Kyselina itakonová, získaná z obnovitelných zdrojů, poskytuje reaktivní dvojnou vazbu a karboxylové funkční skupiny na konci PLGA-PEG-PLGA kopolymeru: toto je důležité pro reakci s biologicky aktivními látkami. Vhodnost degradace vzorku byla stanovena v závislosti na tom, zda kopolymer tvořil gel při teplotě 37 °C. Dva reverzibilní fyzikální sol-gel-sol přechody ze solu (kapalná fáze) na gel ( pevná fáze) a zpět (suspenze) byly ověřeny za použití metody obrácných zkumavek. Hydrolytická degradace probíhala při fyziologické teplotě (37 ° C) v přítomnosti fosfátových roztoků, při hodnotě pH 4,2 nebo 7,4. Byl sledován pokles střední číselné molekulové hmotnosti kopolymerů pomocí GPC. Kromě toho kinetika degradace byla sledována metodou HPLC / DAD, kde došlo k detekci rostoucího množství konečných produktů rozkladu kopolymeru (kyseliny mléčné a glykolové). Studie prokázala, že modifikovaný kopolymer ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA je náchylnější k hydrolytické degradaci, než nemodifikovaný kopolymer během prvních dnů degradace při hodnotě pH 7,4.

Keywords

Biologicky rozložitelné polymery; Degradace; Kyselina itakonová; Sol-gel fázové přechody; Kyselina mléčná, kyselina glykolová, Biodegradable Polymers; Degradation; Itaconic acid; Sol-gel Transition; Lactic acid, Glycolic acid

Citation

EXPRESS POLYM LETT. 2016, vol. 10, issue 5, p. 361-372.
http://www.expresspolymlett.com/letolt.php?file=EPL-0006661&mi=cd

Document type

Peer-reviewed

Document version

Published version

Language of document

en

Document licence

(C) Budapest University of Technology and Economics Faculty of Mechanical Engineering Department of Polymer Engineering