3. Reactia de copolimerizare a acidului lactic cu metilendifenil ...

Etapa 3 BIOPLAST Reactii de polimerizare a acidului lactic racem si stereoizomer.
Reactia de copolimerizare a acidului lactic cu metilendifenil-diizociant si/sau propilenglicol.
1. Obiectivele etapei de executie
Etapa 3 este o etapa complexa, axata, in principal, pe urmatoarele tipuri de activitati.
• A3.1 Elaborare si realizare metoda de laborator de polimerizare
• A3.2 Experimentari metoda si caracterizare analitica a biopolimerilor. Alimentare
baza de date.
• A3.3 Studiul reactiei de polimerizare: stabilirea caracteristicilor materiilor prime,
reactivilor utilizati si a conditiilor de sinteza
• A3.4 Determinarea mecanismului de copolimerizare
• A3.5 Elaborare si realizare metoda de laborator de polimerizare (copolimerizare)
• A3.6 Experimentari metoda si caracterizare analitica a biopolimerilor. Analiza
proprietatilor mecanice ale biopolimerilor obtinuti. Alimentare baza de date.
• A3.7 Studiul posibilelor aplicatii in medicina ale biopolimerilor, pe baza
proprietatilor determinate
• A3.8 Diseminare rezultate partiale.
2. Rezumatul etapei
In prezent, gasirea unor conditii de polimerizare pentru obtinerea de acid polilactic cu masa
moleculara cat mai mare si grad de puritate ridicat constituie o continua provocare. Aplicatiile
practice in medicina ale biopolimerului sintetizat sunt legate de proprietatile mecanice ale acestuia,
care sunt determinate la randul lor de masa moleculara. Pentru a obtine polimeri cu masa
moleculara mare este necesar un timp de reactie mai mare sau de conditii de reactie specifice (vid
inaintat, temperaturi foarte mari si/sau timp prelungit, catalizatori).
Prezenta etapa a fost una deosebit de complexa.
S-a elaborat si realizat realizat metoda de laborator de polimerizare pentru obtinerea
acidului polilactic. Obtinerea acidului polilactic s-a efectuat prin urmatoarele metode: sinteza prin
cataliza chimica; sinteza prin cataliza enzimatiza; sinteza asistata de microunde. Pentru a obtine
PLA cu caracteristicile dorite ca si catalizatori, compusii staniului s-au dovedit a fi cei mai indicati
in cazul obtinerii de polimeri datorita activitatii catalitice bune si solubilitatii acestora in solventi
organici. Compusii de staniu anorganici sunt mai putin toxici decat compusii staniu-organici iar
compusii de Sn(IV) sunt mai putin toxici decat cei de Sn(II). Asadar, alegerea catalizatorilor de
staniu anorganic este o varianta mai buna decat catalizatorii organostanici. Toxicitatea creste odata
cu crestearea concentratiei de staniu. Tetrafenilstaniu este un catalizator permis de catre US Food
and Drug Administration (FDA) si de aceea poate fi utilizat in sinteza polimerilor cu aplicatii
medicale. S-a optat pentru folosirea ca si catalizator al reactiei de policondensare directa a acidului
L-lactic, prin deshidratare continua azeotropa, a clorurii de staniu(II) dihidratata, datorita eficientei,
obtinerii unui polimer cat mai pur si pretului accesibil al acesteia. De asemenea, s-a realizat o
metoda de laborator de polimerizare cu cataliza chimica, cu octanoat de staniu.
S-au efectuat experimentari ale metodelor propuse precum si caracterizares analitica a
biopolimerilor. Pentru metoda de polimerizare a acidului lactic stereoizomer si racem – metoda cu
octanoat de staniu cat si metoda cu clorura de staniu s-au studiat temperatura si raportul molar acid
L-lactic /catalizator. S-au caracterizat analitic biopolimerii obtinuti [acid lactic stereoizomer si
racem – metoda cu octanoat de staniu]; analizandu-se proprietatile spectrale (Spectroscopia IR,,
Spectre MALDI-TOF MS si prin Spectrometrie RMN). S-a efectuat caracterizare analitica a
biopolimerilor [acid lactic stereoizomer (acid L-lactic– metoda cu clorura de staniu] prin
spectrometrie
IRmsi RMN. Rezultatele au fost incarcate in baza de date a proiectului.

S-a efectuat studiul reactiei de polimerizare in vederea obtinerii de copolimeri pe baza de
acid lactic : stabilirea caracteristicilor materiilor prime, reactivilor utilizati si a conditiilor de
sinteza. S-a efectuat un studiu al reactiilor de copolimerizare cu acidul glicolic atat policondensarea
directa cat si polimerizarea cu deschidere de ciclu din lactide (ROP). S-au propus ca metode
copolimerizare: Metoda termica folosind catalizatori chimici si o metoda enzimatica. De
asemenea, s-au studiat si copolimerii acidului lactic care contin legatura poliuretan
S-a determinat mecanismul de polimerizare si copolimerizare : ♦mecanismul reactiei de
polimerizare a acidului lactic (sinteza acidului polilactic prin intermediul lactidei - metoda ROP, si
sinteza acidului polilactic prin metode de policondensare). ♦mecanismul de polimerizare la
obtinerea copolimerilor acid lactic – acid glicolic (policondensarea directa si polimerizarea cu
deschidere de ciclu din lactide (ROP)) precum si ♦ mecanismul enzimatic pentru reactiile de
polimerizare
S-a elaborat si realizat metoda de laborator de polimerizare copolimerizare. S-a propus ♦o
metoda de copolimerizare (APL-AG) cu catalizator chimic ♦o metoda enzimatica pentru obtinerea
copolimerilor PLA-AG, ♦o metoda de copolimerizare pentru reactia acid lactic metilendifenildiizocianat
♦o metoda de copolimerizare a PLA-MDI-PEG
S-au efectuat experimentari ale metodelor propuse si s-a facut caracterizarea analitica a
biopolimerilor. S-a experimentat metoda de copolimerizare PLA-GA: ♦metoda termica de
copolimerizare (PLA-AG) cu utilizarea catalizatorilor chimici (mediul de reactie; timpul de reactie;
catalizatorul; temperatura de reactie); ♦metoda enzimatica pentru obtinerea copolimerilor PLA-
AG (natura biocatalizatorului si timpul de reactie). S-au efectuat experimentari ale metode de
sinteza PLA-MDI (timpul de reactie;
Temperatura; catalizatorul). S-au caracterizat din punct de vedere analiti8ca copolimerii obtinuti:
copolimerul acid lactic-acid glicolic (analiza structurala a copolimerului acid lactic--acid glicolic si
proprietatile copolimerului acid lactic-acid glicolic PLGA: solubilitatea, cristalinitatea stabilitate
termica proprietati mecanice); copolimerul PLA-MDI si copolimerul PLA-TDI-PEG (analiza
structurala) .
S-au analizat proprietatile mecanice ale biopolimerilor obtinuti: influenta timpului de
reactie asupra duritatii si rezistentei la intindere; influenta raportului si a excesuliui de diizocianatul
asupra duritatii si rezistentei la rupere; influenta tipului, masei moleculare, raportului de poliol
asupra duritatii si rezistentei la rupere influenta masei moleculare si a raportului de acid polilactic
asupra duritatii si rezistentei la rupere; influenta catalizatorului asupra duritatii si rezistentei la
rupere; influenta agentului blocant asupra duritatii si rezistentei la rupere; influenta amestecului de
monomeri ale acidului lactic asupra rezistentei de rupere. S-a facut o comparare a caracteristicilor
de rezistenta a foliilor de PLA-TDI-PEG/PPG cu standardele; un studiu al intaririi cu fibre precum
si un studiu al reproductibilitatii.
Pe baza proprietatilor determinate a fost realizat si un studiu cuprinzator referitor la
posibilele aplicatii in medicina ale biopolimerilor obtinuti, ca atare sau sub forma de amestecuri.
• S-au elaborate patru metode:
o Metoda de laborator pentru obtinerea acidului polilactic (policondansare catalitica)
o Metoda de laborator pentru sinteza copolimerului acid lactic-acid glicolic
(polimerizare enzimatica )
o Metoda de laborator pentru sinteza copolimerului acid lactic-metilendifenil
diizocianat (policondensare termica )
o Metoda de laborator pentru sinteza copolimerului acid lactic-metilendifenil
diizocianat-polietilenglicol (alungire de catena ) - (policondensare termica )
Rezultatele obtinute au fost diseminate prin:

• Publicare de articole: 3
• Comunicari: 4
• Propunere de brevet: 1
• Conectare la retele iternationale: 1
• Subiecte ale unor teze de doctorat in desfasurare: 2
In concluzie se poate spune ca in aceasta etapa s-au realizat cu success activitatile propuse
si s-au obtinut rezultate stiintifice si tehnologice originale .