Effect of the addition of inorganic particles on the hydrolytic degradation of biodegradable polymers for biomedical applications

Abstract

Poly(lactides) (PLAs) have demanded great attention in recent years for biomedical applications given their biocompatible and biodegradable behaviour. However, the raw properties are not good enough for its usage particular applications. In this way, novel reports suggest the addition of reinforcement particles to improve the system and deliver a feasible polymer capable of dealing with diverse applications with the advantage of avoiding an extraction surgery, sating socioeconomic needs. This project delivers the study on thermal and hydrolytic degradation of several poly(L-lactide) (PLLA) based-on polymers with the addition of inorganic particles like magnesium oxide (MgO), bioactive glass (BG) and barium sulphate (BaSO4), conducted by means of Di erential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Gel Permeation Chromatography (GPC) after their immersion in phosphate bu er saline (PBS) for di erent time intervals. The analysis has proved that MgO degrades more than BG the polymeric matrix due to fast degradation of the chains. Both systems, when subjected to a polydopamine (PD) coating, have delayed the degradation temperatures and recrystallization and melting temperatures (Tc and Tm), in some cases, behaving even better than pure PLLA. Results indicate that the addition of BaSO4 does not have any practical e ect on the hydrolytic degradation of the systems. These results enlighten the path for future research on particle reinforcement composites with the potential of altering the world of biomedical materials.

Las polilactidas (PLAs) han demandado una gran atenci on en los ultimos a~nos para aplicaciones biom edicas debido a su comportamiento biocompatible y biodegradable. Sin embargo, las propiedades b asicas no son su cientemente buenas para su uso en aplicaciones espec cas. En este sentido, informes novedosos sugieren la adici on de part culas de refuerzo para mejorar el sistema y proporcionar un pol mero viable, capaz de tratar diversas aplicaciones con la ventaja de evitar una operaci on de extracci on, saciando necesidades sociecon omicas. Este proyecto proporciona el estudio en la degradaci on t ermica e hidrol tica de varios pol meros basados en acido poli(L-lactida) (PLLA) junto con la adici on de part culas inorg anicas como oxido de magnesio (MgO), vidrio bioactivo (BG) y sulfato de bario (BaSO4), realizado mediante Calorimetr a Diferencial de Barrido (DSC), An alisis Termogravim etrico (TGA) y Cromatograf a por Permeaci on de Gel (GPC) tras su inmersi on en tamp on fosfato salino (PBS) a diferentes tiempos. El an alisis demuestra que el MgO degrada m as que el BG la matriz polim erica debido a la rapida degradaci on de sus cadenas. Ambos sistemas, estando sujetos a un recubrimiento de polidopamina (PD), han retrasado las temperaturas de degradaci on y de recristalizaci on y fusi on (Tc y Tm), en algunos casos, incluso comport andose mejor que el PLLA puro. Los resultados indican que la adici on de BaSO4 no tiene ning un efecto pr actico en la degradaci on hidrol tica de los sistemas. Estos resultados iluminan el camino para futuras investigaciones acerca de pol meros con refuerzo de part culas con el potencial de cambiar el mundo de los materiales biom edicos.

Azido poli-laktikoek (PLAs) arreta handia hartu dute azken urteotan aplikazio biomedikoetarako, portaera biobateragarria eta biodegradagarria dutelako. Hala ere, oinarrizko propietateak ez dira behar bezain onak aplikazio batzuetan. Ildo horretan, publikazio berritzaileek iradokitzen dute partikula sendotzaileak gehitzea sistema hobetzeko eta polimero bideragarri bat emateko, hainbat aplikazio tratatzeko gai izango dena erauzketa-eragiketa saihesteko abantailarekin, behar sozioekonomikoak asetuz. Proiektu honek azido poli-L-laktikoan (PLLA) oinarritutako hainbat polimeroren degradazio termiko eta hidrolitikoaren azterketa eskaintzen du, baita partikula inorganikoen gehikuntzarekin ere, hala nola magnesio-oxidoa (MgO), beira bioaktiboa (BG) eta bario sulfatoa (BaSO4), Ekorketa Kalorimetro Diferentzialaren (DSC), Analisi Termograbimetrikoaren (TGA) eta Gel Iragazketa bidezko Kromatogra aren (GPC) bidez egina gatz-tanpoi fosfatoan (PBS) hainbat denboratan murgildu ondoren. Analisiak erakusten du MgOak matrize polimerikoa gehiago degradatzen duela BGarekin konparatuz, bere kateen degradazio azkarraren ondorioz. Bi sistemek polidopamina (PD) baten estalduri esker degradazio-tenperaturak eta birkristalizazio- eta fusio-tenperaturak (Tc y Tm) atzeratu egin dituzte, kasu batzuetan, PLLA hutsa baino hobeto portatzen ere. Emaitzen arabera, BaSO4 gehitzeak ez du eragin praktikorik izan sistemen degradazio hidrolitikoan. Emaitza horiek bidea argitzen dute partikulek sendatutako polimeroei buruzko ikerketaren etorkizuna, material biomedikoen mundua aldatzeko potentzialarekin.