Polylactic Acid: Process Intensification of Polymerization and Drug Carrier Production

Poly(D,L-lactide) is a biocompatible and biodegradable polymer with applications in the biomedical field, notably drug delivery. Conventional synthesis with stannous octoate is slow and takes upwards of 4 h and more depending on the desired molecular weight. In order to reduce the reaction time, we ring-open polymerized D,L-lactide to form poly(D,L-lactide) in a microwave reactor (between 130 ◦C to 170 ◦C) in toluene and tetrahydrofuran with stannous octoate as the catalyst and benzyl alcohol as the initiator. The reaction in toluene pro-duced poly(D,L-lactide) with a molecular weight of 31 kDa after 1 h with a dispersity index of 1.5. The reaction in tetrahydrofuran produced poly(D,L-lactide) with a molecular weight of 11 kDa after 4 h at 170 ◦C with a dispersity index of 1.2. Despite tetrahydrofuran’s ability to interact with microwaves more readily than toluene (dielectric loss value of 0.35 vs. 0.1), its innate water content is problematic. Water cleaves poly(D,L-lactide)’s chains resulting in a lower molecular weight. After synthesis of poly(D,L-lactide), the focus shifts towards pro-ducing nanoparticles.

Résumé

Le poly(D,L-lactide) est un polymère biocompatible et biodégradable ayant des applica-tions dans le domaine biomédical, notamment dans l’administration contrôlée de médica-ments. Sa synthèse conventionnelle à l’aide de l’octanoate stanneux est lente et prend plus de 4 h, voire plus dépendamment du poids moléculaire souhaité. Afin de réduire le temps de réaction dans la production du poly(D,L-lactide), nous avons polymérisé par ouverture de cycle le D,L-lactide dans un réacteur à micro-ondes (à des températures comprises entre 130 ◦C et 170 ◦C), dans deux solvants différents, le toluène et le tétrahydrofurane, en util-isant l’octanoate stanneux comme catalyseur et l’alcool benzylique comme initiateur. La réaction dans le toluène a produit du poly(D,L-lactide) d’un poids moléculaire de 31 kDa après 1 h avec un indice de dispersion de 1,5. La réaction dans le tétrahydrofurane a produit du poly(D,L-lactide) d’un poids moléculaire de 11 kDa après 4 h à 170 ◦C avec un indice de dispersion de 1,2. Bien que le tétrahydrofurane intéragisse mieux avec les micro-ondes que le toluène (valeur de perte diélectrique de 0,35 contre 0,1), sa teneur en eau naturelle pose problème, car l’eau scinde les chaînes de poly(D,L-lactide), entraînant une diminution du poids moléculaire. Après la synthèse du poly(D,L-lactide), nous nous sommes focalisés sur la production de nanoparticules.