简短的评论

，卷:16(12)DOI:: 10.37532/0974-7516.2022.16 (12).1-6

• 查看PDF
• 下载

合成可生物降解聚乙二醇和聚乳酸聚合物生化系数的理论研究与计算

*通信:

穆罕默德Rizebandi伊朗拉什特桂兰大学理学院化学系电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

可生物降解的聚合物是一种特殊类型的聚合物，在其预期用途后，通过细菌分解过程分解，产生天然副产物，如气体二氧化碳和氮气、水和无机盐。在本研究中，计算了生物降解合成物的一些物理化学性质，如计算得到的辛醇-水分配系数的对数(logKow)、总生物降解量(TBd, mol/h和g/h)、水溶性(Sw, mg. l . 1/25ºC)和中位致死浓度50 (LC50)聚合物聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)与可变长度的聚合物。方程模型可以用来延长时间吗聚合物PGA和PLA。另一个常用的术语是致死浓度50 (LC50)，它描述了实验动物吸入的化学物质的量，在实验过程中，50%的实验动物死亡毒性试验研究。然后使用LD50和LC50值来推断需要多少剂量才能显示对人体的毒性作用。对这些聚合物化合物所研究的系数和因素表明可接受物理化学用于测定这些化合物的疏水性、毒性和其他重要参数

关键字

生物可降解合成聚合物;聚乙醇酸(PGA);聚乳酸(PLA);logKow;全生物降解;生物活性。

简介

生物可降解材料被用于包装、农业、医学还有其他领域。近年来，人们对生物可降解聚合物的兴趣有所增加。两类生物可降解聚合物可区分为，合成聚合物和天然聚合物。有聚合物从石油资源或生物资源中提取的原料中生产的。一般来说聚合物提供比合成聚合物少的优势。可生物降解的合成聚合物如聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)已被用于许多临床应用(图1)．主要应用包括可吸收缝合线，药物输送系统和骨科固定装置，如针、棒和螺钉。PGA是一种高结晶度的刚性热塑性材料。由于高结晶度，PGA不溶于大多数有机溶剂。聚乳酸的降解通常涉及其酯键的随机水解。聚乳酸降解形成乳酸，通常存在于人体内。它可以用作氧敏感产品的包装薄膜，例如作为两个聚酯薄膜之间的夹层。其他重要应用包括页岩气萃取和其他工业过程，以及用于内部手术的合成快速可吸收缝合线[1-3.］．辛醇-水分配系数(Kow)是衡量化合物在辛醇和水之间的平衡浓度的指标，它表明化合物分配到土壤有机质中的潜力(即，高Kow表明化合物优先分配到土壤有机质而不是水)。LogKow是一个非常重要的参数，用于预测物质在各种环境单元(水、土壤、空气、生物群等)中的分布。具有高logKow值的物质往往更容易吸附土壤或沉积物中的有机物，因为它们的性质低亲水性。具有非常高的logKow值(即>4.5)的化学品更值得关注，因为它们可能有可能在活生物体中生物浓缩。因此，生物富集试验采用正辛醇/水分配系数(Kow)作为筛选试验。这背后的假设是有机物的吸收是由其疏水性驱动的[4-7］．这个系数与化合物在水中的溶解度成反比。logKow模型用于估算植物和土壤无脊椎动物的生物积累因子。这个参数也用于许多环境研究，以帮助确定化学品的环境命运[8，9］．

生物降解通常是通过在降解剂存在的情况下培养一种化合物，并测量一些因素，如氧气或CO的产量来量化的₂．这些分子形成了一种原子间类型的键，并且是坚硬的，这意味着微生物很难破坏键并消化它们。因此，分解它们需要很长一段时间。10］．的聚合物哪些能在几天内分解被分解的作用微生物被称为可生物降解聚合物［11，12］．生物降解研究表明，微生物生物传感器是报告潜在生物转化的可行替代方法。然而，对一些化学品进行了测试，不同化学品的大型数据集需要进行定量结构关系研究[13］．

LC50是“致死浓度50%”或“中位致死浓度”的缩写。它是一种物质(在空气或水中)的浓度，在特定的时间暴露后，一个种群的一半成员会死亡。接触通常是通过吸入。这个值在毒理学而且农业因为它给出了一个实质的指示(例如。除草剂毒性。LC50与毒性成反比。LC50较低的物质比LC50较高的物质毒性更大[14-16］．

传统上，浓度(x值)输入为每体积空气或溶液的物质质量。常用的单位是毫克每升(mg/L)或百万分率(ppm)。响应(y值)通常以死亡人口的百分比输入(范围从0到100)。这将产生一个向上倾斜的s型曲线[17］．如果使用存活率百分比，则会生成一条向下倾斜的s型曲线[18］．LC50值是指一种物质在空气中的浓度，当单次暴露(通常为1小时或4小时)时，该物质将杀死50%的测试对象(动物，通常为小鼠或大鼠)。也称为中位致死浓度和致死浓度50，这个值给出了一个相对急性毒性的想法，在halable材料。LC50值的典型单位为空气中物质的百万分之一(ppm)、每升空气中的微克(10-6 =0.000001克)和每立方米空气中的毫克(10-3=0.001克)[19］．对于不同的物质，产生不良反应所需的剂量差别很大。LD50值用于比较急性毒性。可根据LD50和LC50值进行分类。对效果的评估是在实验室中使用动物进行测试的，主要是大鼠、小鼠和兔子。试验物质或制剂可以口服、皮下、吸入、腹腔或静脉应用于动物。LD50和LC50是用于量化不同试验结果的参数，以便进行比较。据报道，有机化合物的毒性可以根据logKow [20.］．总生物降解(TBd)是化学和生化研究中另一个有用和重要的因素。LC50值被称为中值致死浓度和致死浓度50，这个值给出了一个相对急性毒性的想法，在halable材料。化合物的另一个重要理化因素是水溶性(Sw, mg。l^－1/ 25ºC) [21，22］．

计算的细节

所有绘图操作均使用Microsoft Office Excel 2003程序进行。所得数据为计算得到的辛醇-水分配系数(logKow)的对数，总生物降解(TBd, mol/h和g/h)，水溶性(Sw, mg。l^－1/25ºC)和中致死浓度50 (LC50)，对生物降解合成物进行计算聚合物聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)与可变长度的聚合物。

结果

一些物理化学性质，如计算的辛醇-水分配系数的对数(logKow)，总生物降解(TBd, mol/h和g/h)，水溶性(Sw, mg /h)。l^－1/25ºC)和中致死浓度50 (LC50)，对生物降解合成物进行计算聚合物聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)。

聚合物长度可变。方程模型可以用来延长时间吗聚合物PGA和PLA。表1显示了PGA和PLA计算的辛醇-水分配系数(logKow)、总生物降解和(TBd in mol/h和gr./h)、25ºC的水溶性(mg/L)和中位致死浓度50 (LC50)的计算对数。图2给出了曲线和方程的关系TBd与PGA和PLA单体数量之间的关系。

表1。计算PGA和PLA的辛醇-水分配系数(logKow)、总生物降解和(TBd in mol/h和gr./h)、25ºC的水溶性(mg/L)和中位致死浓度50 (LC50)的对数。

参考文献

1. 阿西莫格鲁米。聚合物生物降解化学及其对肠外给药的影响．国际药学杂志。2004;277(2): 133 - 9。谷歌学者] [交叉参考］
2. 王志强，王志强，王志强等。可注射聚邻位酯的研制与应用疼痛控制和牙周治疗．生物材料。2002;23日(22):4397 - 404。谷歌学者] [交叉参考)
3. Gunatillake PA, Adhikari R, Gadegaard N。可生物降解的合成聚合物组织工程．《Eur Cell Mater》，2003;5(1): 1 - 6。谷歌学者] [交叉参考］
4. 派?格鲁兹?张志刚，张志刚等。Cytisine碱度，溶剂化，log P和log D理论测定作为生物利用度预测工具。分子图形学与模型学报，2016;63:15-21。谷歌学者] [交叉参考］
5. 李志强，李志强，李志强等。桃蚜新型杀虫剂的鉴定方法。基于线性和非?线性回归技术．分子信息学，2019(8-9):1800119。［谷歌学者)［交叉参考］
6. Bahmani A, Saaidpour S, Rostami A。一种简单、稳健、高效的取代芳香药物正辛醇/水分配系数的计算方法．科学报告。2017年7月18日;7(1): 1 - 4。谷歌学者］
7. Hongmao年代。定量组织性能的关系亲脂性和水溶解度模型．Pract。Guid。配给。药物学杂志。2016:193-223。[谷歌学者] [交叉参考］
8. Swedberg JE, Schroeder CI, Mitchell JM等。环甲螺毒素拟肽嵌合体作为有效的GLP-1R激动剂．欧洲药物化学杂志2015;103:175 - 84。谷歌学者] [交叉参考］
9. 马伟，王杰，李勇等。聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸)在谷氨酸棒状杆菌WM001中与l-异亮氨酸共产．微生物细胞工厂。2018(1): 1 - 2。谷歌学者] [交叉参考］
10. 蒋勇，卢凯。生物基聚酯和聚酰胺的酶法合成．聚合物。2016;8(7): 243。谷歌学者] [交叉参考］
11. 潘丽丽，李文杰，李文杰等。木质素衍生吡啶基聚酯的酶法合成，以取代石油衍生塑料．自然通讯。2019年4月16日;10(1): 1 - 9。谷歌学者[交叉参考]
12. Santos LH, Araújo AN, Fachini A等。与水生环境中药物存在相关的生态毒理学方面．危险物质杂志。2010;175(1 - 3): 45 - 95。谷歌学者] [交叉参考］
13. 李A, Yalkowsky SH。预测cosolvency。1.溶解度比和溶质logk ow．工业与工程化学研究。1998年11月2日;37(11): 4470 - 5。谷歌学者] [交叉参考］
14. 雅培WS。一种方法计算杀虫剂的效力．j .经济学。Entomol。1925;18(2): 265 - 7。谷歌学者] [交叉参考］
15. 邦迪JG，莫里斯w，达勒姆DG等。利用qsar研究芳香杂环化合物的细菌毒性和生物转化潜力．臭氧层。2001;42(8): 885 - 92。谷歌学者] [交叉参考］
16. 克罗宁MT，迪尔登JC。毒理学中的QSAR。1.水生毒性预测．定量结构?活动关系，1995;14(1): 1 - 7。谷歌学者] [交叉参考］
17. 丁勇，王杰，罗晨等。生物可降解乙醇酸对聚丁二酸丁二酯的改性:显著提高水解速率，保持高韧性．高分子学报，2022;139(19): 52106。［谷歌学者] [交叉参考］
18. 田勇，李娟，胡华等。酸触发、可降解、高强韧共聚酯:综合实验和理论研究．危险材料杂志，2022;430:128392。谷歌学者] [交叉参考］
19. 黄东，刘泰，聂勇等。巧妙设计的共聚酯在陆地和海洋中都能降解，并通过成功捕获降解最终产物二氧化碳而得到证实．高分子降解与稳定性。2022;196:109817。［谷歌学者] [交叉参考］
20. 李志强，李志强，李志强等。聚乳酸的结构与性能关系。一、结晶度对屏障性能的影响．高分子科学学报B辑:高分子物理。2009;47(22): 2247 - 58。谷歌学者] [交叉参考］
21. 吴松昌，王晓明，王晓明等。聚乳酸传质性能．高分子科学进展，2018年11月1日;86:85 - 121。谷歌学者] [交叉参考］
22. 薛晓燕，王晓燕，王晓燕，等。可生物降解的聚合物食品包装:综述．食品科技发展趋势。2008;19(12): 634 - 43。谷歌学者] [交叉参考］