Síntese e caracterização do dímero L-Lactídeo para produção do ácido Poli-L-Láctico visando sua aplicação na área médica

Abstract

The search for polymers from natural sources has increased exponentially, since they have the potential to replace petroleum-derived polymers. Some of these biopolymers are biodegradable, which have wide application as a biomaterial in the health area. Among them, the Poly Lactic Acid (PLA) stands out for being a biodegradable polyester with excellent physical and biological properties. The main route for obtaining high molar mass PLA has the Lactide dimer as a starting monomer, which is commonly produced by depolymerizing PLA. Currently, there is a lack of knowledge about the Lactide obtaining process and divergences for reaction parameters. In addition, the PLA synthesis from this dimer has a high cost production, since the monomer has high added value. In this context, it is crucial to know the L-Lactide process production for use as a monomer for the synthesis of high molar mass PLA, which is widely used in medical applications. Thus, this work aims to evaluate different experimental configurations for the L-Lactide synthesis process, in order to obtain a monomer with high yield and purity and later scale up of the process. For this purpose, three experimental configurations were carried out in which the temperature of 185°C, pressure of 125 mmHg (manometric vacuum), and reaction time of 4 hours were considered. The L-lactide produced had its thermal and spectroscopic properties characterized by the techniques of differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). Experimental results showed the formation of Lactide in some points of the system (connector between reactor and collecting flask, collecting flask and condenser), whose properties were compatible with the standard L-Lactide (PURASORB® L). From the data obtained on a laboratory scale, the conceptual and basic project for the scale up of the process of obtaining L-Lactide was developed.

A busca por polímeros provenientes de fontes naturais aumentou exponencialmente, uma vez que possuem potencial de substituir os polímeros derivados de petróleo. Alguns desses biopolímeros são biodegradáveis, os quais possuem vasta aplicação como biomaterial na área da saúde. Dentre eles, o Poli Ácido Láctico (PLA) se destaca por ser um poliéster biodegradável com excelentes propriedades físicas e biológicas. A principal rota de obtenção do PLA de alta massa molar tem o dímero Lactídeo como monômero de partida, o qual é comumente produzido por meio da despolimerização do PLA. Atualmente, há uma deficiência no conhecimento sobre o processo de obtenção do dímero Lactídeo e divergências em relação aos parâmetros de reação. Além disso, a síntese de PLA à partir desse dímero apresenta elevado custo de produção, já que o monômero possui alto valor agregado. Neste contexto, é de fundamental importância o conhecimento do processo de produção do L-Lactídeo para uso como monômero da síntese do PLA de alta massa molar, que é amplamente utilizado em aplicações na área médica. Assim, este trabalho tem como objetivo a avaliação de diferentes configurações experimentais para o processo de síntese do L- Lactídeo, a fim de se obter um monômero com elevado rendimento e pureza e posterior scale up do processo. Para tal, foram realizadas três configurações experimentais em que se considerou a temperatura de 185°C, pressão de 125 mmHg (vácuo manométrico), e tempo de reação de 4 horas. O L-Lactídeo produzido teve suas propriedades térmicas e espectroscópicas caracterizadas por meio das técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e difração de raios-X (DRX). Resultados experimentais mostraram a formação do Lactídeo em alguns dos pontos do sistema (conector entre reator e balão coletor, balão coletor e saída do condensador), cujas propriedades foram compatíveis com a amostra padrão de L-Lactídeo (PURASORB ® L). A partir dos dados obtidos em escala laboratorial, desenvolveu-se o projeto conceitual e básico para o scale up do processo de obtenção do L-Lactídeo.