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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2017.tde-10082017-120230
Document
Author
Full name
Fernando dos Santos Peleias Júnior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Zeituni, Carlos Alberto (President)
Brant, Antônio Jedson Caldeira
Fechine, Guilhermino José Macêdo
Fernandes, Marco Antonio Rodrigues
Silva, Leonardo Gondim de Andrade e
Title in Portuguese
Desenvolvimento da metodologia de síntese e purificação dos dímeros L-lactídeo e glicolídeo para produção do poli (ácido lático-co-ácido glicólico) para utilização na produção de fontes radioativas
Keywords in Portuguese
braquiterapia
PLGA
polimerização por abertura de anel
polímero bioabsorvível
Abstract in Portuguese
A Organização Mundial da Saúde (OMS) relata o câncer como uma das principais causas de morte no mundo. O câncer de próstata é o segundo tipo de câncer mais prevalente em homens, com cerca de 1,1 milhão de casos diagnosticados em 2012. Braquiterapia com iodo-125 é uma método de radioterapia que consiste na introdução de sementes com material radioativo no interior do órgão a ser tratado. As sementes de iodo-125 podem ser inseridas soltas ou em cordas poliméricas bioabsorvíveis, mais comumente o poli(ácido lático-co-ácido glicólico) (PLGA). A função do polímero é reduzir a possibilidade de migração das sementes, o que poderia ser prejudicial para órgãos e tecidos saudáveis. De modo a reduzir os custos do tratamento, a síntese dos dímeros L-lactídeo e glicolídeo, para posterior utilização para preparação do PLGA, por meio da polimerização por abertura de anel, é proposta neste trabalho. Adicionalmente, propõe-se a utilização do amino-alcóxido tris(fenolato) de zircônio (IV) como alternativa ao usual octanoato de estanho (SnOct2), uma vez que a toxicidade do estanho permanece como obstáculo na produção do PLGA para aplicações biomédicas. Embora o iniciador de zircônio seja mais lento do que o SnOct2, massas molares relativamente elevadas foram obtidas quando razões monômero/iniciador (M/I) de 1000/1 (24 h), e 5000/1 (48 h) foram utilizadas. Considerando que as unidades glicolila (GA) são mais reativas do que as unidades lactila (LA), tempos longos de reação são necessários para atingir uma razão LA/GA próxima do objetivo do trabalho (85/15). O grau de racemização também depende do iniciador utilizado. As reações de polimerização realizadas com o iniciador de zircônio mostraram um maior grau de racemização, quando comparadas com aquelas realizadas com o SnOct2. Também foi observado um ligeiro aumento na racemização com o tempo. Considerando os resultados obtidos na síntese e purificação dos dímeros, e na síntese do PLGA em condições semelhantes às industriais, foi possível preparar o polímero de alta massa molar com um custo dezenas de vezes inferior ao custo do PLGA no mercado internacional. Os efeitos da radiação gama no PLGA também foram estudados. Doses normalmente aplicadas para esterilizar materiais para aplicações biomédicas foram empregadas: 10, 18, 25 e 50 kGy. A massa molar de todas as amostras irradiadas diminuiu de uma forma proporcional à dose até 56% de perda para 10 kGy e 72% para 50 kGy porém, são menos pronunciadas para doses mais elevadas. Alterações nas propriedades térmicas, tais como temperatura de fusão, temperatura de transição vítrea e a entalpia de cristalização e fusão foram também observadas após a irradiação.
Title in English
Development of a methodology for the synthesis and purification of the dimers L-lactide and glycolide for the production of poly(lactic acid-co-glycolic acid) for use in the manufacture of radioactive sources
Keywords in English
bioresorbable polymer
brachytherapy
PLGA
ring opening polymerisation
Abstract in English
The World Health Organization (WHO), reports cancer a leading cause of death worldwide. Prostate cancer is the second most common cancer in men, with 1.1 million diagnoses in 2012. Brachytherapy is a method of radiotherapy where encapsulated radioactive sources (seeds) are placed inside or very close to the area requiring treatment. Iodine-125 seeds can be inserted loose or stranded in bioresorbable materials most commonly poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA). The main function of the polymer is to reduce the possibility of seeds migration, which could potentially harm healthy organs and tissues. In order to reduce the cost of the treatment, we propose in this work the synthesis of L-lactide and glycolide dimers, for the production of PLGA using the ring-opening polimerisation route. Additionally, we also propose the use of a Zr (IV) amine tris(phenolate) alkoxide initiator as an alternative to the usual SnOct2, which is still considered an unsolved problem for biomedical applications due to its toxicity. Although the zirconium alkoxide initiator is less active and slower than SnOct2, relatively high molecular weights were obtained at a temperature of 130°C, for a monomer to initiator ratio of 1000/1 (24 h), and 5000/1, in 48 h. Since glycolyl units are more reactive than lactyl counterpart, longer reaction times are needed to achieve a LA/GA ratio closer to the initial (85/15). The degree of racemisation of the polymer depended upon the initiator used. The reactions carried out with the zirconium initiator showed a higher degree of racemisation when compared to those carried out with SnOct2. A modest increase in the degree of racemisation with time was also observed. Considering the results obtained for the synthesis and purification of the dimers, and for the synthesis of PLGA under industrial-like conditions, we concluded that it was possible to produce a high molecular weight polymer that costs far less than the usual price of PLGA on the market. The effects of gamma radiation on PLGA were also studied. We used doses commonly applied to sterilise materials for biomedical applications: 10, 18, 25 and 50 kGy. All irradiated samples showed a reduction in the molecular weight in a dose dependent fashion - up to 56% loss for 10 kGy and 72% for 50 kGy - but these reductions were less pronounced for higher doses. Changes in thermal properties, such as melting point, glass transition temperature and enthalpy of crystallisation and fusion were also observed after irradiation.
 
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Publishing Date
2017-08-11
 
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