นวัตกรรมพอลิเมอร์แคปซูลที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจากพอลิแอลแลคติกแอซิด

Abstract

พอลิแอลแลคติก แอซิด (พีแอลแอลเอ) เป็นพอลิเมอร์ชีวภาพที่รู้จักอย่างแพร่หลาย โดยทั่วไป สังเคราะห์ได้จากการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบขั้น หรือแบบเปิดวง ของกรดแลคติกหรือ มอนอเมอร์แลคไทด์ ตามลำดับ อนุภาคทรงกลมขนาดไมโครเมตรของพีแอลแอลเอจะถูกสังเคราะห์ด้วย กระบวนการสังเคราะห์แบบกระจาย ร่วมกับการสังเคราะห์พอลิเมอร-แบบเปิดวงของมอนอเมอร์แลคไทด์โดยมีสายโซ่ของโคพอลิเมอร์เป็นสารลดแรงตึงผิว ซึ่งเป็นวิธีที่ไม่ง่ายเนื่องจากจำเป็นต้องกำจัดน้ำในระบบ ในงานนี้ได้นำเสนอวิธีการเตรียมอนุภาค/แคปซูล ฐานพีแอลแอลเอ ขนาดไมโครเมตร และมี ขนาดใกล้เคียงกัน ด้วยกระบวนการที่ง่ายและคงทน ผ่านกระบวนการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบ ตกตะกอน ที่ปราศจากการใช้สารลดแรงตึงผิว พีแอลแอลเอเกรดทางการค้าเริ่มต้นจะถูกนำมาทำ ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสด้วยเอทิลีนไกลคอล เพื่อให;มีมวลโมเลกุลต่ำ ไกลโคไลซ- พีแอลแอลเอ (จีพีแอลแอล เอ) จากนั้นจีพีแอลแอลเอที่ได;จะถูกนำไปโคพอลิเมอไรเซชันร่วมกับมอนอเมอร์กรดเมทาคริลิกและ เอทิลีนไกลคอล ไดเมทาคริเลต โดยใช้เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เป็นตัวริเริ่มปฏิกิริยา ตำแหน่งที่ว่องไวต่อ ปฎิกิริยาบนแกนหลักจีพีแอลแอลเอ จะเกิดขึ้นเมื่อมีการจับไฮโดรเจนของอนุมูลอิสระเบนโซยิวล็อกซี่ จากนั้นจะถูกโคพอลิเมอไรซ์ ก่อนประกอบตัวเอง เกิดเป็นอนุภาคพอลิเมอร์ ซึ่งมีขนาดอนุภาคสม่ำเสมอ ประมาณ 300 นาโนเมตรและมีดัชนีการกระจายตัวของขนาดอนุภาคต่ำ (พีดีไอ) ที่ 0.017 วิธีนี้ยังถูกนำไปทดลองเตรียมแคปซูลกักเก็บไลนาโลออลที่มีขนาดใกล้เคียงกัน โดยได้ขนาดอนุภาคแคปซูลฐานพีแอลแอลเอ ประมาณ 280 นาโนเมตรและมีการกระจายตัวของอนุภาคที่แคบ (มี ค่าพีดีไอที่ 0.120) นอกจากนี้แคปซูลฐานพีแอลแอลเอมีประสิทธิภาพในการต้านเชื้อจุลชีพ Staphylococcus aureus Escherichia coli และ Candida albicans และไม่เป็นพิษต่อเซลล์ผิวหนังของมนุษย์

Poly(l-lactic acid) (PLLA) is a well-known biopolymer, usually synthesized via step-growth or ring-opening polymerization from lactic acid or a lactide monomer, respectively. PLLA microspherical particles are produced by dispersion polymerization with a ring-opening lactide monomer using a particular copolymer chain as a stabilizer. This is not easy to achieve when dehydration is needed. In this work, a robust and simple synthesis of a nearly monodisperse, submicron PLLA-based particle/capsule was proposed via precipitation polymerization without the use of surfactant. A commercial PLLA was first glycolyzed with ethylene glycol to obtain a low molecular weight glycolyzed PLLA (GPLLA). Then, the GPLLA was copolymerized with methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate monomers using a benzoyl peroxide initiator. Active sites on the GPLLA backbone were generated by hydrogen abstraction of benzoyloxy radicals that further copolymerized before self-assembly to form the polymer particles. A uniform particle size of about 300 nm with a low polydispersity index (PDI) of 0.017 was obtained. This method was also implemented to produce nearly monodisperse capsules containing linalool. The particle size of PLLA- based capsules was about 280 nm with a narrow particle size distribution (PDI of 0.120). Moreover, the PLLA- based capsules effectively inhibited microbial growth of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Candida albicans and were not toxic to human skin cells.