Effect of Poly(L-lactide) and Poly(D-lactide) Ratios on Stereocomplex Formation and Fibers Morphology Prepared by Electrospinning Process for Drug Release Application

Abstract

The material used to deliver the drug must be able to be easily discharged from the body, and since polylatide is a biodegradable polymer and can be integrated with living tissues, therefore polylactide is used to carry and release drugs. Polylactide has two isomers, namely poly L-Lactide (PLLA) and poly D-lactide (PDLA). The combination of PLLA and PDLA creates stereocomplexes which has a melting point of about 220-230 °C higher than neat PLLA or PDLA more than 50 °C. In this experiment, PLLA and PDLA were mixed using hexafluorocope propanol as a solvent and then nanofibers were made by electrospining method. The ratio of PLLA: PDLA were 100:0, 70:30, 50:50, 30:70 and 0:100. Moreover, for using as wound dressing materials, 10% of metronidazole which is an antibiotic and bactericidal agent of gum disease was added into the nanofibers. The drug release at different times, drug content in the fibers, the stability of the fibers, cytotoxicity and bacterial resistance (Porphyromonas gingivalis) were studied. Also, the properties of the fibers were evaluated by studying the molecular weight, the hydrophobic properties by measuring the contact angle, morphology, thermal properties, thermal stability, chemical structure and mechanical properties. The results showed that the mixing of PLLA: PDLA at 50:50 caused the melting point to be around 224 °C, while the melting point of neat PLLA or PDLA was around 169-173 °C. In addition, the mixing material had higher tensile strength and thermal stability than neat PLLA or PDLA and did not have cytotoxicity. There was also a stable and continuous release of metronidazole.

วัสดุที่จะใช้ในการนำส่งยาต้องสามารถกำจัดออกจากร่างกายได้โดยง่ายและเนื่องจากพอลิแล็กไทด์เป็นพอลิเมอร์ย่อยสลายทางชีวภาพและสามารถเข้ากับเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต จึงทำให้พอลิแล็กไทด์ถูกใช้นำพาหรือปลดปล่อยยา พอลิแล็กไทด์มีสองไอโซเมอร์คือ พอลิแอลแล็กไทด์ (PLLA) และพอลิดีแล็กไทด์ (PDLA) การผสมของ PLLA และ PDLA ทำให้เกิดสเตอริโอคอมเพล็กซ์ ซึ่งมีจุดหลอมเหลวประมาณ 220-230 °C สูงกว่า PLLA หรือ PDLA มากกว่า 50 °C ในการทดลองนี้ PLLA และ PDLA ถูกผสมเข้าด้วยกันด้วยสารละลาย HFIP และถูกทำเป็นเส้นใยด้วยวิธีการอิเล็กโตรสปินนิง อัตราส่วนผสมของ PLLA:PDLA คือ 100:0, 70:30, 50:50, 30:70 และ 0:100 นอกจากนี้เพื่อการนำไปใช้งานเป็นวัสดุปิดแผล จึงได้ศึกษาการผลของการบรรจุยาเมโทรนิดาโซลในปริมาณ 10% ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะและยาฆ่าเชื้อแบคทีเรียของโรคเหงือก ลงในเส้นใยนาโน และศึกษาการปลดปล่อยยาแต่ละช่วงเวลา ทดสอบหาปริมาณยาในเส้นใย ความเสถียรของเส้นใย ความเป็นพิษต่อเซลล์ และการต้านทานเชื้อแบคทีเรีย (Porphyromonas gingivalis) อีกทั้งยังทดสอบสมบัติของเส้นใยด้วยการศึกษาน้ำหนักโมเลกุล ทดสอบสมบัติความไม่ชอบน้ำโดยวัดมุมสัมผัส สัณฐานวิทยา สมบัติทางความร้อน เสถียรภาพทางความร้อน การทดสอบโครงสร้างทางเคมี สมบัติทางกล จากผลการทดลองพบว่า การผสม PLLA:PDLA ที่ 50:50 ทำให้จุดหลอมเหลวมีค่าประมาณ 224 °C ในขณะที่จุดหลอมเหลวของ PLLA และ PDLA มีค่าประมาณ 169-173 °C นอกจากนี้การผสมกันส่งผลให้มีค่าแรงดึงสูงสุด รวมทั้งเสถียรภาพทางความร้อนยังสูงกว่า PLLA หรือ PDLA และไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์ อีกทั้งยังมีการปลดปล่อยยาเมโทรนิดาโซลออกมาอย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่อง