Sans geste et sans soupir ; Si on peut être amoureux sans être follement amoureux. Quoi qu’il en soit, l’objectif de la libération contrôlée est double : il doit rendre cela possible.
L’insuline et le traitement du diabète
Une seule dose quotidienne d’insuline ne suffit pas à maintenir une glycémie basse. Ils protégeaient uniquement l’insuline des enzymes de l’estomac et la libéraient dans l’intestin.
La libération contrôlée de médicaments
Trois systèmes à libération contrôlée de protéines constitués de copolymères poly(lactide-co-glycolide) ont été approuvés et sont disponibles dans le commerce. C'est Ringsdorf16 qui a initié cette conception de micelles de copolymères séquencés en tant que système à libération contrôlée.
Les architectures pour la libération contrôlée
En fait, des copolymères statistiques polylactide-co-polysérine ont été synthétisés en introduisant une copolymérisation avec un octoatome d'étain . Enfin, Huang et Easteal42 ont synthétisé des copolymères triblocs polylactide-poly(benzylglutamate)-polylactide en macroamorçant le L-lactide avec un polypeptide diamino téléhélicoïdal et de l'octoate stanneux.
Introduction
Synthèse du polylactide
Mécanismes de la polymérisation du lactide par ouverture de cycle
Une grande partie de son travail s'est concentrée sur l'initiation de la réaction de polymérisation du L-lactide avec des dérivés du zinc. Plus récemment, Kricheldorf81 a réalisé une étude comparative de la polymérisation du L-lactide initiée par divers initiateurs à base de zinc (lactate, glycolate et mandélate de zinc ; chlorure, bromure et iodure de zinc).
Synthèse de polypeptides
Dans ce travail, nous présentons le poly(glutamate de benzyle), qui est un précurseur du poly(acide glutamique). Ces polypeptides sont constitués (schéma 16) de résidus d'acide aminé R reliés par des liaisons peptidiques (liaisons amide).
Mécanisme de polymérisation des N-CarboxyAnhydrides
La polymérisation du NCA dans des solvants inertes ne démarre qu'en présence de l'initiateur. L'étape de propagation (Schéma 20) correspond au mécanisme de propagation classique de la polymérisation du NCA.
Etude cinétique de la polymérisation du NCA de glutamate de benzyle
Ce phénomène entraîne une augmentation de la vitesse de polymérisation due à une augmentation de la concentration en NCA dans la phase riche en polymère116,117. Ballard et Bamford avaient ainsi initié la polymérisation du benzyl glutamate NCA avec un oligopeptide de benzyl glutamate et ont montré un effet du degré de polymérisation de la chaîne 120 (Schéma 32). L'adsorption réversible des NCA sur la chaîne peptidique en croissance augmente localement la concentration de monomères à proximité de la chaîne, de sorte que l'étape de diffusion intermoléculaire se produit.
Parmi les deux méthodes possibles pour réaliser cette fonctionnalisation (fonctionnalisation discontinue ou amorçage), pour obtenir le meilleur contrôle de la fonctionnalisation, nous avons choisi d'utiliser un initiateur à base de zinc (voir rubrique bibliographie) fonctionnalisé NH2 ou, plus beaucoup. à savoir, un initiateur fonctionnalisé à partir d'un précurseur de NH2 (schéma 1).
L’amorceur fonctionnalisé
Cette réaction s'accompagne d'un dégagement d'éthane, ce qui permet de suivre et de déterminer l'achèvement de la réaction d'addition.
Le polylactide fonctionnel
Compte tenu de l'utilisation envisagée, qui nécessite un bloc polylactide relativement court, les conditions initiales de polymérisation (rapport [M]0/[Zn]0) ont été choisies pour donner des valeurs comprises entre 1500 et 3000 (soit 20 à 40 unités lactide ). ) (Tableau 1). Les polylactides préparés ont également été analysés par RMN 1H et 13C et par spectrométrie de masse MALDI. Compte tenu de la faible réponse RMN 1H du groupe hydroxy présent aux extrémités des chaînes, nous avons également vérifié la véritable structure des extrémités en terminant certaines polymérisations avec du chlorophosphate de diphényle (Schéma 6).
Cette réaction (Schéma 7) a permis de déprotéger toutes les fonctions aminés primaires présentes en bout de chaîne polylactide et ainsi d'obtenir les polymères fonctionnels attendus, sans réduction significative de la masse molaire ni augmentation de l'indice de polymolécularité.
Polymérisation du L-lactide amorcée par un alcoolate de lanthane
Polymérisation du L-lactide initiée par le triisopropanolate de lanthane Comme l'indiquent les résultats des différentes polymérisations réalisées (Tableau 2). Les valeurs expérimentales et théoriques des masses molaires sont en bon accord (compte tenu de la précision expérimentale). Les indices de polymolécularité sont faibles et surtout plus faibles que dans le cas de polymérisations initiées par des dérivés de Zn.
La fonctionnalité du groupe hydroxy mesurée par RMN est proche de 1 (erreur expérimentale près).
Rappels bibliographiques
Cinétique de polymérisation du L-lactide initiée par le zinc métallique ou le lactate de zinc. Une autre étude publiée6 traite de l'initiation de la polymérisation par ouverture de cycle du L-lactide à partir du zinc bis(2,2-diméthyl-3,5-heptanedionato-O,O'), Zn(DMH)2 (Diagramme 12) . Ce dérivé du zinc a été utilisé par Dittrich et Schultz7 comme initiateur d'une étude cinétique de la polymérisation du L-lactide.
Les évolutions de la courbe ln([M]0/[M]) avec le temps sont linéaires à faible conversion, et les auteurs en déduisent que l'ordre dans le monomère est unitaire (Figure 18a)).
Etude cinétique expérimentale de la polymérisation du L-lactide
Nous avons choisi de suivre la disparition de la bande vibrationnelle de la liaison C-O du lactide à 1230cm-1 (Figure 19). A partir de la variation de l'absorbance mesurée au cours du temps, nous avons calculé la conversion en prenant en compte la concentration en monomère à l'équilibre et l'absorbance résiduelle à l'équilibre (voir Détermination de la concentration en monomère Pour pouvoir utiliser la valeur de [M]eq dans la cinétique traitement, nous avons mesuré la concentration en monomères à l'équilibre dans le milieu réactionnel à partir de la conversion mesurée expérimentalement par RMN 1H.
Cette étude n'est pas une étude cinétique complète, mais nous avons fait de notre mieux compte tenu de la faible disponibilité de l'équipement et des conditions expérimentales.
Conclusion
Malgré la difficulté de trouver un bon solvant pour le PBLG, nous avons tenté de confirmer les valeurs expérimentales déterminées à partir de la RMN 1H par analyse CES dans le DMF (Tableau 1). Ce type de réaction a déjà été étudié dans la littérature, mais principalement dans le cas des homopolymères poly(benzylglutamate). La réaction utilisant HBr n'a pas été utilisée car le polylactide ne résiste pas aux conditions réactionnelles et subit une dépolymérisation totale (en fin de réaction seul l'acide lactique se retrouve dans le milieu réactionnel).
Concernant l'analyse par CES, compte tenu de la faible solubilité du PGA dans le DMF, les résultats sont inexploitables (l'analyse montre la présence de particules de valeur de masse molaire supérieure à 106 g/mol ce qui correspond probablement à des chaînes de PGA accumulées).
Synthèse du copolymère poly(lactide-b-glutamate de benzyle)
Spectres IR du polylactide, du Bz-Glu NCA et d'un copolymère PLLA-b-PBLG après 15 et 195 minutes. Caractéristiques des échantillons de copolymère bloc PLLA-PBLG Echantillons DP exp de PLLA a) DP exp de PBLGn b). Masse molaire exp totale (g/mol)c) .. a) Degré de polymérisation déterminé par RMN 1H de l'homopolylactide b) Degré de polymérisation déterminé par RMN 1H du deuxième bloc c) Masse molaire expérimentale calculée par RMN 1H du copolymère .
Caractérisation des copolymères poly(lactide-b-glutamate de benzyle)
L'attribution des différents signaux ne permet pas d'identifier les atomes de la liaison entre les deux blocs, mais elle confirme la présence des deux types de motifs unitaires (PBLG et PLLA). En effet, le chromatogramme des copolymères blocs (Figure 4) montre l'absence de polylactide et de poly(benzylglutamate) résiduels. En effet, le degré de polymérisation du deuxième bloc (le bloc PBLG) a été calculé à partir du rapport des intégrations des protons de chacun des deux blocs et de la valeur de la masse molaire du bloc PLLA-NH2 initial.
Ces valeurs sont certainement plus proches de la réalité que les valeurs issues du CES, compte tenu de ce qui précède.
Déprotection et caractérisation du copolymère
Conclusion
L'objectif de cette section est de lister les procédures opératoires qui ont permis de synthétiser et de purifier les réactifs utilisés. Cette section comprend également les procédés de synthèse d'homopolymères, les modifications chimiques de ces polymères, ainsi que les voies de synthèse conduisant aux copolymères blocs.
Purification des réactifs
Néanmoins, le spectre RMN 1H du L-lactide après sublimation montre la présence d'une épaule avant le pied du doublet méthyle (qui n'est pas présent sur le spectre avant sublimation). Analyse du spectre RMN 1H du lactide commercial : Solvant : CDCl3 – Figure 6. Épaule 1,5 ppm correspondant à une impureté. Analyse du spectre RMN 1H du lactide sublimé : Solvant : CDCl3 – Figure 7. Épaule 1,5 ppm correspondant à une impureté.
Analyse du spectre RMN 1H du lactide purifié par lavage à l'éther diéthylique anhydre : Solvant : CDCl3 – Figure 8. Spectre RMN 1H du lactide purifié par lavage à l'éther diéthylique anhydre.
Modes opératoires de synthèse
Le bain de glace est ensuite retiré et le mélange est agité à température ambiante pendant trois heures et demie. Le polylactide est amené sous courant d'azote dans un ballon préalablement enflammé et relié à un barboteur. Le flacon est agité à 10°C, et le MSA et l'anisole sont introduits à l'aide d'une seringue.
Le flacon est agité à 10°C et le MSA et l'anisole sont introduits à la seringue.
Caractérisation des composés synthétisés
Détermination des masses molaires
De plus, le volume hydrodynamique d'un polymère est proportionnel au produit de cette viscosité spécifique et de la masse molaire du polymère. La valeur de la masse molaire du polystyrène (PS) est celle donnée par le CES pour le PLLA, la viscosité intrinsèque du PS dans les mêmes conditions que le PLLA est donnée dans la littérature. Les mesures des masses molaires et des indices de polymolécularité des polymères ont été réalisées par CES sur un instrument Varian 5500 avec détection par réfractométrie différentielle.
Les mesures de masse molaire sont effectuées à 45°C dans le toluène à l'aide d'un appareil GONOTEC-OSMOMAT 070 à pression de vapeur.
Etude cinétique
- Les NCA
La courbe de l'aire corrigée (Sc=Am/Ae) en fonction du rapport de la concentration en monomère sur la concentration de l'étalon interne, Sc=f([M]/[E]), est une droite de pente égale à 1 (Figure 16). Nous avons réservé le deuxième chapitre à l'étude détaillée de la synthèse des polylactides et de sa caractérisation. La voie chimique de synthèse de l’acide lactique est actuellement utilisée par une entreprise pour produire de grandes quantités de mélange d’acide lactique racémique.
La composition des différents isomères de ce mélange dépend de la qualité de l'acide lactique initial, de la température de réaction et du catalyseur utilisé.
