RESOMER®医疗器械用生物降解聚合物研究

生物降解聚合物:由赢创集团有限公司提供的RESOMER®材料


 介绍

具有可控生物医学降解特性的聚合物可以用作组织工程和药物递送疗法的重要组成部分。人们已经研究开发得到了多种可用于医疗和药物应用的天然和合成生物降解聚合物。虽然如纤维素和淀粉一类的天然聚合物在生物医学研究中仍然非常常见,但合成生物降解聚合物正在被越来越多地用于制药和组织工程产品中。合成聚合物在制备时可以控制化学结构,还可以优化生物医学材料物理性质,同时相比于天然聚合物,其还能获得更优秀、明确的纯度和组成。人们已经建立了数种合成生物降解聚合物化学分类,其可以提供良好的生物相容性,并可以经选择调整生物降解速率和机械强度。1

相比于任何其他类型的生物降解聚合物,聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)及其共聚物在研究中的应用范围最为广泛。 PLA / PGA是一种可生物降解的聚酯,通过在体内简单水解,酯主链即可降解成无害无毒的化合物。降解产物可以通过肾脏排泄,也可以通过众所周知的生物化学途径以二氧化碳和水的形式排出。聚合物的当前应用包括手术缝合线和可再吸收的植入物,人们对将这些材料的应用进一步扩展到药物包封和递送应用具有重大的兴趣。由于几乎所有发达国家的管理机构都认为PLA / PGA聚合物具有安全、无毒和生物相容性,所以这些材料的其它应用可以更早地投入市场,并且比使用具有未经证实的生物相容性的新型聚合物更具成本效益。

Aldrich®材料科学很高兴能为您提供由赢创集团有限公司生产的PLA / PGA RESOMER聚合物全套产品。您可以在下面找到有关RESOMER聚合物性能的基本信息,以及可用的RESOMER产品列表。来自Aldrich材料科学的RESOMER聚合物仅供研究和开发应用所用。您可以直接从赢创集团有限公司购买化学同质GMP材料。

表1:RESOMER生物降解聚合物

 

产品编号 RESOMER类型 产品名称 分子量范围 粘度[dl/g] 应用 Tg [°C] Tm [°C] 端基基团
719854 RESOMER
L 206 S
聚乳酸(L) -- 0.8-1.2 医疗设备 60-65 180-185 酯封端
719951 RESOMER
R 202 S
聚乳酸(D,L) 10,000-
18,000
0.16-0.24 受控释放 38-42 无定形 酯封端
719978 RESOMER
R 202 H
聚乳酸(D,L) 10,000-
18,000
0.16-0.24 受控释放 44-48 无定形 游离羧酸
719935 RESOMER
R 203 S
聚乳酸(D,L) 18,000-
28,000
0.25-0.35 受控释放 46-50 无定形 酯封端
719943 RESOMER
R 203 H
聚乳酸(D,L) 18,000-
28,000
0.25-0.35 受控释放 48-52 无定形 游离羧酸
719889 RESOMER
RG 502
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 7,000-
17,000
0.16-0.24 受控释放 42-46 无定形 烷基酯
719897 RESOMER
RG 502 H
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 7,000-
17,000
0.16-0.24 受控释放 42-46 无定形 游离羧酸
739952 RESOMER
RG 503
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 24,000 -
38,000
0.32-0.44 受控释放 44-48 无定形
719870 RESOMER
RG 503 H
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 24,000-
38,000
0.32-0.44 受控释放 44-48 无定形 游离羧酸
739944 RESOMER
RG 504
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 38,000 -
54,000
0.45-0.60 受控释放 46-50 无定形
719900 RESOMER
RG 504 H
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 38,000-
54,000
0.45-0.60 受控释放 46-50 无定形 游离羧酸
739960 RESOMER
RG 505
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸50:50 54,000 -
69,000
0.61-0.74 受控释放 48-52 无定形
719862 RESOMER
RG 653 H
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸65:35 24,000-
38,000
0.32-0.44 受控释放 46-50 无定形 游离羧酸
719919 RESOMER
RG 752 H
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸75:25 4,000-
15,000
0.14-0.22 受控释放 42-46 无定形 游离羧酸
719927 RESOMER
RG 756 S
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸75:25 76,000-
116,000
0.71-1.0 受控释放 49-55 无定形 酯封端
739979 RESOMER
RG 858 S
聚乳酸(D,L)-共-羟基乙酸85:15 190,000 -
240,000
1.3-1.7 受控释放 - 无定形 烷基酯
719846 RESOMER
X
聚二氧环己酮 -- 1.5-2.2
(0.1% in HFIP, 30ºC)
医疗器械 (‑10)‑(‑5) 110-115 --
固有粘度[dl / g](0.1%,溶于CHCl3,25℃,除非另有说明)

 


 PLA / PGA聚合物的特性

PGA、PLA和它们的共聚物是一类最常用的生物降解聚合物材料,这部分是因为可以通过改变PLA / PGA基本框架的聚合物组成来调整它们的性质。您可以从Aldrich 材料科学处获得以下数种RESOMER聚合物:

PGA 聚(羟基乙酸)

PGA (Aldrich货号457620)是一种具有高结晶度的材料,并具有高熔点(225-230°C),其在有机溶剂中的溶解度可变,通常比较低,取决于聚合物的分子量。由于聚合物骨架中具有酯键,其很容易水解。尽管它的溶解度很低,但该聚合物已被制成各种形式和结构。用于开发基于PGA结构的技术包括挤出、注射和压缩成型,以及颗粒浸出和溶剂浇铸。 PGA纤维具有较高的强度和模量(7GPa),并且特别坚硬 3,这促进了其在骨内固定装置中的应用。然而,PGA材料的低溶解性和脆性会限制其在某些应用中的效果。

(PGA)的一般结构

图1:(PGA)的一般结构

PLA 聚(乳酸)

与羟基乙酸不同,乳酸是一种手性分子,以两种不同的光学活性形式存在——L-乳酸和D-乳酸。如果两种单体分别各自聚合,所得到的聚合物属于半结晶。 L-和D-乳酸的外消旋混合物聚合会形成无定形化合物,是具有55-60℃玻璃化转变温度的聚-D,L-乳酸(PDLLA)。可以通过改变聚合物中D/L对映异构体的比例来调节结晶度。 PLA立体化学选择性可以对聚合物性质、可加工性和生物降解性产生重大影响。聚(L-乳酸)或PLLA常常是浇铸/挤出生物医学装置的首选聚合物,因为它可以分解成L(+) - 乳酸单元,其是一种天然存在的立体异构体,因此毒性最低,可排出 3

(PLA)的一般结构

图2:(PLA)的一般结构

PLA:PGA共聚物 聚(乳酸 - 共 - 羟基乙酸)

在所研究的共聚酯中,人们已经进行了一系列研究以开发全套PLGA聚合物。 L-和DL-乳酸都可用于共聚。不同组成的羟基乙酸与乳酸比例可以控制聚合物的结晶度。4当结晶PGA与PLA共聚时,结晶度降低,结果会导致水合率增加和水解。因此可以得出结论,共聚物的降解时间与合成中使用的单体比例有关。一般来说,羟基乙酸的含量越高,降解速度越快。然而,该规则有一个例外:当PGA:PLA的比例为50:50时,其降解速度最快。5,6

共聚物(PLGA)的一般结构

图3:共聚物(PLGA)的一般结构

聚二氧环己酮(PDS)

虽然生物降解聚乳酸和羟基乙酸已被用于开发多功能的可吸收性复丝缝线,但是有越来越多的研究涉及到单丝材料的开发。复丝缝线在使用中相关的感染风险较高,穿透组织时会引起更大的摩擦力7,8。聚二氧环己酮(简称PDS)是对二氧环己酮单体通过开环聚合制成的。其特征在于玻璃化转变温度在-10至0℃范围内,结晶度约为55%。由于聚合物主链内存在醚氧基,因此用PDS制备的材料表现出更强的柔韧性。在体内使用时,其会降解成低毒性单体,并且比PLA或PGA具有更低的模量。为了生产缝线,通常在尽可能低的温度下对PDS进行挤出生成纤维,以避免其自发解聚返回单体。

(PDS)的一般结构

图4:(PDS)的一般结构


 封端基团

由Aldrich材料科学提供的RESOMER材料具有三种类型封端基团功能:(i)游离羧酸基团,(ii)酯封端基团,(iii)烷基酯基团。相比于游离羧酸,采用酯封端和烷基酯基团封端的聚合物通常具有更长的降解寿命。9端基基团的选择提供了一系列具有独特性能的PLA / PGA材料,以满足您个人的研究需求。


 RESOMER聚合物的质量和规格

所有的RESOMER聚合物均由赢创集团有限公司生产,符合一整套严格、预先确定的规格要求,以确保在从研究到商业化的整个过程中,材料的性能具有一致性。可能会对您有用的规格示例包括:

  1. 残留单体
  2. 固有粘度
  3. 重金属含量
  4. 硫酸盐灰份

除了新的RESOMER®产品,Aldrich材料科学还可以为您提供其他多种合成生物降解天然聚合物产品系列。


 参考文献

  1. Biomaterials Science, 2nd Ed.; Ratner, B.D.; Hoffman, A.S.; Schoen, F.J.; Lemons, J.E., Eds.; Elsevier: London, 2004.
  2. Middleton, J.; Tipton, A.Medical Plastics and Biomaterials, March 1998, 30.
  3. Athanasiou, K. A.; Niederauer, G. G.; Agrawal, C. M.Biomaterials 1996,17, 93.
  4. Cohn, D.; Younes, H.; Marom, G.Polymer 1987,28, 2018.
  5. Park, T.G.; Lu, W.Q.; Crotts, G.J. Controlled Release 1995,33, 211.
  6. Miller, R.A.; Brady, J.M.; Cutright, D.E.J. Biomed. Mater. Res. 1977,11, 711.
  7. Krukowski, Z.H.; Cusick, E.L.; Engeset, J.; Matheson, N.A.Br. J. Surg. 1987,74, 828.
  8. Schoetz, D.J.; Coller, J.A.;Veidenheimer, M.C.Arch. Surg. 1988,123, 72.
  9. Houchin, M.L.; Topp, E.M. J. Pharm. Sci. 2007,97, 2395.