优化PLA/PLGA的分子量和结构，以适应最终的应用要求

简介

可生物降解和生物相容性聚合物PLA和PLGA用于许多不同的应用，包括食品包装、农业材料、生物医学设备(如可吸收手术线)和植入物(如支架或药物释放系统)。3d打印是另一个受益于PLA低熔体加工温度的应用。通常，PLA和PLGA是基于可再生资源的单体，因此被认为是“绿色”聚合物。通过选择不同分子量、不同比例的乳酸:乙醇酸和不同的分子结构，可以量身定制一些性能，如降解或药物释放速率，以满足应用需求。GPC/SEC分析是在材料合成、零件生产和降解研究过程中监测样品的理想工具。

先进的多探测器GPC/SEC可以揭示更多的信息，而不仅仅是分子质量平均的数字。结合折射率，光散射和粘度计探测器的数据也提供了有关结构和溶液性质的信息。

在本应用笔记中，选择了不同的PLA和PLGA聚合物样品，在Malvern的OMNISEC GPC/SEC系统上进行了分析，该系统结合了上述所有检测器

材料与方法

色谱条件

采用2根LT5000L色谱柱进行分离。四氢呋喃(THF)作为样品的溶剂和色谱体系中的洗脱剂。自动进样器、色谱柱和检测器保持在30°C。该系统使用104 Kg/mol Mw的窄聚苯乙烯标准进行校准，并使用已知分子量的宽聚苯乙烯标准进行校准。样品溶液的浓度为1 ~ 5mg /mL。

OMNISEC系统

OMNISEC系统为现代GPC/SEC系统设定了标准。它由两个模块组成:色谱模块OMNISEC RESOLVE，由脱气器、泵、温控自动进样器和温控柱室组成;温控检测器模块OMNISEC REVEAL，配备多达4个检测器:差示折射率检测器、紫外/可见吸收检测器、光散射检测器和粘度计检测器。OMNISEC系统的两个模块完美匹配，提供了一个简单、可靠且易于操作的包。OMNISEC REVEAL也可作为附加检测器模块与其他现有色谱系统一起使用。

图1:OMNISEC系统，左边是RESOLVE模块，右边是REVEAL模块。

结果

图2显示了在OMNISEC系统上测量的PLA样品的典型色谱图(峰区)和导出的分子质量和特性粘度。

图2:色谱图及推导数据PLA Mw = 12,188 g/mol, Mn = 7,487 g/mol，浓度5.149 mg/mL，注射量100 μL

许多PLA和PLGA样品在THF中很好溶解，THF是许多SEC/GPC应用的常用溶剂。不幸的是，折射率增加(dn/ dc)的浓度较低，约为0.045 ~ 0.051 mL/g。折射率增量决定了折射率探测器和光散射探测器的响应。丙酮可以作为一种替代洗脱剂来克服PLA和PLGA的低信号，但这将限制GPC/SEC系统在其他应用中的使用。由于THF是一种更广泛使用的溶剂，可用于评估许多不同类型的样品，最好使用这种溶剂来表征PLA和PLGA，由于OMNISEC REVEAL的检测器灵敏度提高，这是可能的。在PLA和PLGA的图2和图3中，分别可以看到该系统出色的数据质量，无论是探测器信号还是导出数据。

图3:PLGA色谱图及推导数据50:50,Mw = 44,628 g/mol, Mn = 26,727 g/mol，浓度2.132 mg/mL，进样量100 μL

分子结构

OMNISEC REVEAL内部的灵敏粘度计可以测定峰值上的固有粘度。通过观察mark - houwink图(log [η] vs log MW)，可以揭示样品的结构差异。PLGA样品成分的差异确实在这里表现出来，因为线圈密度会由于成分的变化而略有不同。图4显示了以50:50(两个不同分子质量的样品)、65:35和75:25组成的PLGA样品重复注射的mark - houwink图。

Mark-Houwink曲线明显分为三组，分别对应于样品的组成:75%丙交酯样品对应于曲线的最高组，65%丙交酯样品位于曲线的中间，50%丙交酯样品构成曲线的最低组。

图4:PLGA样本的Mark-Houwink-plot

可靠的数据

OMNISEC RESOLVE集成了一个新的自动进样器，特别适用于处理粘性样品溶液，有时用于GPC/SEC分析。可靠的注射是可靠测量的基础。在乳酸含量为50%、浓度为2.132 mg/mL的PLGA样品上重复注射10次，每次100µL。下表为测量参数及其相对标准偏差。

参数	平均值	单位	RSD / %
锰	26102年	克/摩尔	2.32
兆瓦	44722年	克/摩尔	0.37
Mz	67009年	克/摩尔	1.22
(η)w	0.36	dL / g	1.37
Rh w	6.07	纳米	0.50

10个相邻注射的回收率相对标准偏差为0.53%。总的来说，这表明所获得的数据具有出色的可重复性。

讨论

本应用笔记中提供的数据表明，使用OMNISEC GPC/SEC系统测定分子质量、特性粘度、水动力半径和分子结构既简单又可靠。根据样品在溶液中表现出的不同性质，这些数据可以清楚地区分不同组成的PLGA。只有使用可靠的色谱方法和具有高性能检测器的可靠色谱系统，才能实现结果的优良再现性。

由于PLGA产品的最终性能在很大程度上取决于PLGA的分子量和组成等因素，因此这种测量方法可以更好地理解和控制这些最终性能。例如，利用这些信息，生物可降解缝合线的降解时间或药物从植入物释放的情况都可以得到更精确的控制。随着对改善药物输送控制和任何生物医学应用的需求增加，这种测量正变得至关重要。