10-Undecenoic acid-based biodegradable hydroxy polyesters: a platform for aminoacid bioconjugates and PEG-derived amphiphilic copolymers.

Abstract

El gran desenvolupament que actualment estan experimentant els biopolímers es deu fonamentalment als alts preus i a la disminució de les reserves de petroli, juntament amb la preocupació que existeix avui en dia en matèria de sostenibilitat ambiental. Entre els polímers d'origen renovable, els polièsters alifàtics són dels més estudiats ja que es consideren molt adequats per aplicacions com a biomaterials a causa de la seva biocompatibilitat i biodegradabilitat.

En aquesta tesi s'han preparat polièsters renovables mitjançant química sostenible i utilitzant derivats de l'oli de ricí, com a producte de partença. Concretament, s'han fet servir reaccions amb àcid 10-undecenoïc per obtenir els monòmers, que contenen grups funcionals àcid carboxílic i epòxid o alcohol. Tots dos tipus de monòmer són capaços d'experimentar polimerització, obtenint així polímers lineals i ramificats amb grups hidroxilo funcionalitzables. S'ha demostrat que aquests polímers són degradables enzimàtica i hidrolíticament. A més a més s'han modificat aquests polièsters amb diferents biomolècules com els aminoàcids.

Finalment, utilitzant enzims com a catalitzador s'han sintetitzat copoliésters de bloc i d’empelt a partir d'aquests monòmers o polièsters i derivats del polietilenglicol. Com a resultat s’han obtingut polímers amfifílics capaços de formar micel·les en les quals és possible encapsular drogues per ser alliberades de forma controlada.

El gran desarrollo que están experimentando actualmente los biopolímeros se debe fundamentalmente a los altos precios y disminución de las reservas de petróleo, junto con la preocupación que existe hoy en día en materia de sostenibilidad ambiental. Entre los polímeros de origen renovable los poliésteres alifáticos son los que se han estudiado en mayor profundidad por ser los más adecuados como biomateriales, debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad.

En esta tesis se han preparado poliésteres renovables mediante química sostenible y el uso de derivados de aceite de ricino como materia de partida. Concretamente, se han usado reacciones a partir del ácido 10-undecenoico para obtener monómeros que contienen grupos funcionales ácido carboxílico y epóxido o alcohol. Ambos monómeros son capaces de experimentar polimerización, obteniendo así polímeros lineales y ramificados con grupos hidroxilo funcionalizables. Se ha demostrado que estos polímeros son degradables enzimática e hidrolíticamente. Además, estos poliésteres se han modificado con diferentes biomoléculas como aminoácidos.

Finalmente, utilizando enzimas como catalizador se han sintetizado copoliésteres de bloque y de injerto a partir de estos monómeros o poliésteres y derivados del polientilenglicol. Como resultado, se han obtenido polímeros amfifílicos capaces de formar micelas, en las cuales es posible encapsular drogas para ser liberadas de forma controlada.

Currently biopolymers experienced a great development due to the high prices and decrease of petroleum reserves along with the concern increasing in terms of environmental sustainability. Aliphatic polyesters are among the most studied polymers from renewable resources, because they are considered very suitable for applications as biomaterials due to their biocompatibility and biodegradability.

In this thesis, renewable polyesters have been prepared from derivatives of vegetable castor oil and using sustainable chemistry. Specifically, 10-undecenoic acid has been used to synthesize the monomers which contain carboxylic acid and epoxide or alcohol. These monomers by polymerization lead to linear or branched polymers with available reactive hydroxyl groups. It has been shown that these polymers are enzymatically and hydrolytically degradable. In addition, these polyesters have been modified with different biomolecules as aminoacids.

Finally, using enzymes as catalyst have been synthesized block and grafted copolyesters from these monomers or polyesters and polyethylene glycol derivatives. As result, amphiphilic polymers capable of forming micelles have been synthesized, which can encapsulate drugs to be released.