Полигликолевая кислота (ПГК, PGA, ПГА)

Полигликолевая кислота-это синтетический термопластичный полимер, продукт катионной полимеризации 1,4-диоксан-2,5-диона (лактида гликолевой кислоты – гликолида); общая формула [OCH2CO]n. Белое кристаллическое вещество; плотность 1707 кг/м3 (25 °С); температура стеклования 35–40 °С, температура плавления 227–230 °С, устойчив при нагревании до 240 °С; степень кристалличности 45–55%; модуль упругости 7,0 ГПа.  Нерастворим в воде и обычных органических растворителях (для переработки используют гексафторизопропанол). В растворах щелочей и в жидких средах организма разлагается за счёт гидролиза содержащихся в основной цепи сложноэфирных групп. Нетоксичен, биосовместим.

Свойства полигликолевой кислоты

Получение и применение полигликолевой кислоты

В промышленности ПГК получают полимеризацией гликолида в массе при 140–230 °С; катализатор – 2-этилгексаноат олова(II), лактат цинка, ацетилацетонат кальция, оксид, фторид или хлорид сурьмы(III), алкоксиды олова, алюминия и лантаноидов. Перерабатывается экструзией, литьём под давлением. Волокна из ПГК характеризуются высокой прочностью и жёсткостью. Используются в качестве рассасывающихся шовных нитей под маркой «Dexon» и др. Волокна шовного материала после введения в среду живых тканей теряют около 50% массы за 2 нед и практически полностью рассасываются за 4 нед. П. и сополимеры гликолида с лактидом молочной кислоты и капролактоном находят широкое применение в медицине. В косметике и уходе за кожей используется гликолевая кислота, а не полигликолевая (ПГА). Гликолевая кислота - это альфа-гидроксикислота (AHA), которая широко применяется в косметических средствах для отшелушивания, увлажнения, борьбы с морщинами и пигментацией, а также для улучшения текстуры кожи 

В последние несколько лет наблюдается резкий рост использования полигликолевой кислоты (PGA) в медицинской сфере из-за ее биосовместимости, скорости абсорбции и простоты использования. Эти факторы делают его пригодным для использования во время различных медицинских и хирургических процедур. Рассасывающиеся материалы являются, пожалуй, самым популярным применением PGA. Они обеспечивают самовосстанавливающееся решение для внутреннего закрытия раны и не нуждаются в удалении после заживления ткани.

Основные производители ПГА BMG Incorporated, Corbion, DuPont, Ethicon, Evonik, Huizhou Foryou Medical Devices, Kureha, Shenzhen Polymtek Biomaterial и Teleflex.

Полигликолевая кислота, или PGA, это самая простая поли α -гидрокси кислота. Мономер для PGA, гликолевая кислота, встречается в природе в небольших количествах в сахарном тростнике, свекле и винограде и промышленно в основном производится из хлоруксусной кислоты по реакции с гидроксидом натрия. Также она может быть получена биологическим путем из глюкозы и других сахаров.

PGA может быть получен путем поликонденсации гликолевой кислоты, но полученный в результате сложный полиэфир имеет низкую молекулярную массу, по причине равновесной природы ступенчатой реакции поликонденсации. Таким образом, предпочтительным синтетическим методом синтеза PGA с высокой молекулярной массой является полимеризация с раскрытием кольца циклического диэфира, гликолида. Предпочтительными катализаторами являются оксиды олова, сурьмы, цинка или свинца. 

Мономер гликолид получают из гликолевой кислоты нагреванием при контролируемых условиях. Полигликолевая кислота - олигомер, образованная в начале реакции при более низких температурах около 180 °C подвергается разложению при более высоких температурах около 255–270 °C для формирования гликолида. Дальнейший синтез PGA из гликолида протекает по различным механизмам реакции в зависимости от инициатора и условий реакции. Он во многом схож с синтезом полимолочной кислоты из мономера лактида.

PGA является термопластичным материалом с высокой степенью кристалличности и, следовательно, имеет высокий модуль упругости при растяжении. Температура стеклования этого полимера лежит в диапазоне 35- 40 °C и температура плавления очень высока для алифатического полиэфира (200-225 °C). Благодаря своим волокнообразующим свойствам, вместе с высокой гидролитической нестабильностью, это был первый синтетический сложный полиэфир, который появился на рынке в качестве биоразлагаемого шовного материала. Он был представлен в качестве синтетической рассасывающейся нити, «дексона», в 1962 году, американской компанией Cyanamid Co. Волокна из PGA очень жесткие, поэтому сополимеризация чаще всего проводится для изменения механических свойств получаемых волокон. Cамоупрочняемый PGA, который относится к композитному материалу из ориентированных волокон в матрице того же химического состава, проявляет чрезвычайно высокий модуль около 12,5 ГПа. PGA является гидрофобным полимером с очень низкой растворимостью в большинстве обычных органических растворителей, однако он растворим в гексафтор-2-пропаноле.

Термическое разложение PGA протекает через случайный разрыв цепи при более низких и через конечный разрыв цепи при более высоких температурах. Он обладает лучшей термической устойчивостью, чем полимолочная кислота, и аналогичным образом, чувствителен к присутствию влаги.

PGA легко гидролизуется с помощью случайного расщепления сложноэфирной связи. Щелочная и сильнокислотная среды ускоряют разложение. Гидролитическое разложение является также основным путем деградации в живом организме, который сопровождается быстрым ухудшением механических свойств. В некоторых случаях наблюдаемым высоким темпам деградации в живом организме по сравнению с деградацией в естественных условиях приписывались действия некоторых ферментов, таких как некоторые неспецифические эстеразы и карбоксильные пептидазы, хотя некоторые авторы объясняют такие различия физическими и физиологическими факторами. В процессе деградации, PGA теряет свою форму в течение 1-2 месяцев и полностью разлагается в течение 6-12 месяцев. Гликолевая кислота, образованная путем гидролитического разложения PGA, выводится из организма с мочой. Гликолевая кислота также может быть ферментативно превращена в глицин, который либо входит в цикл лимонной кислоты, либо выводится с мочой. PGA считается полностью биологически совместимым материалом, хотя более высокие концентрации образующейся гликолевой кислоты при быстрой гидролитической деструкции PGA могут привести к повреждению тканей.