Síntese e caracterização de copolímeros para a preparação de hidrogéis direcionados a tratamentos de regeneração raquimedular

Abstract

Neste trabalho, hidrogéis constituídos de copolímeros de poli(ε-caprolactona-b-etilenoglicol-b- ε-caprolactona) (PCL-b-PEG-b-PCL) e poli(N-isopropilacrilamida-co-metacrilato de 2-fosforilcolina) (PNIPAAm-co-MPC) foram preparados visando à utilização em estudos de engenharia de tecidos voltados para a regeneração raquimedular. Para isso, os copolímeros de PNIPAAm-co-MPC foram sintetizados por polimerização radicalar livre com diferentes quantidades de MPC (0 %, 0,25 %, 0,5 %, 1,0 %, 2,5 % e 5,0 %, em mol). A temperatura mínima crítica de solução (LCST) dos copolímeros foi determinada por DSC, verificando-se que o aumento da quantidade de MPC levou a um aumento da LCST. O copolímero contendo 0,5 % de MPC foi escolhido para a preparação dos hidrogéis, pois foi o com maior quantidade do comonômero a apresentar LCST na faixa de temperatura de interesse, isto é, abaixo da temperatura corporal, com uma transição de fase significativamente intensa. Os copolímeros de PCL-b-PEG-b-PCL foram sintetizados com diferentes proporções mássicas entre ε-caprolactona:PEG (1:1, 0,5:1 e 0,25:1) através de polimerização por abertura de anel do monômero ε-caprolactona (CL), empregando PEG com massa molar de 4600 g.mol-1 como macroiniciador. Dos copolímeros sintetizados, o que se mostrou solúvel em água foi o de proporção 0,25:1 CL:PEG, o qual foi posteriormente submetido à reação de funcionalização com anidrido metacrílico para a inclusão de grupos reticuláveis em suas extremidades. Os hidrogéis foram obtidos por polimerização radicalar utilizando persulfato de amônio como iniciador e N,N,N’’,N’’-tetraetilenodiamina (TEMED) como agente redutor. Três hidrogéis diferentes foram preparados: um contendo apenas MA-PCL-b-PEG-b-PCL-MA, um com 2,5 % de P(NIPAAm-co-MPC) e um com 5 % de P(NIPAAm-co-MPC). A análise de grau de intumescimento mostrou que os hidrogéis contendo P(NIPAAm-co-MPC) apresentam maior capacidade de retenção de água.

In this study, poly(ε-caprolactone-b-ethyleneglycol-b-ε-caprolactone) and poly(N-isopropylacrilamide-co-2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) copolymers were synthesized in order to prepare hydrogels for applications in tissue engineering studies focused on spinal cord regeneration. P(NIPAAm-co-MPC) copolymers were synthesized by free radical polymerization with different quantities of MPC (0 %, 0,25 %, 0,5 %, 1,0 %, 2,5 % e 5,0 %). The lower critical solution temperature (LCST) of the copolymers was determined by DSC, and it was verified that the increase in the MPC quantity has led to a LCST increase. The copolymer with 0,5 % of MPC was used in the hydrogels preparation, since it was the one with the higher concentration of MPC that still showed LCST in the desired temperature range, i.e., bellow body temperature. The PCL-b-PEG-b-PCL copolymers were synthesized with different ε-caprolactone:PEG ratios (1:1, 0,5:1 and 0,25:1) by ring opening polymerization of the ε-caprolactone (CL) ring, utilizing PEG with molar weight of 4600 g.mol-1 as initiator. The copolymer that was soluble in water was the one with the ratio CL:PEG of 0,25:1. Thus, it was functionalized with methacrylic anhydride for the insertion of reactive groups. The hydrogels were obtained by radicalar polymerization using ammonium persulfate as initiator and N,N,N’’,N’’-tetraethylinediamine (TEMED) as reductant. Three different hydrogels were prepared: one containing only MA-PCL-b-PEG-b-PCL-MA, one with 2,5 % of P(NIPAAm-co-MPC) and one with 5 % of P(NIPAAm-co-MPC). The swelling degree analysis showed that the hydrogels containing P(NIPAAm-co-MPC) have greater capacity for water content.