El ácido Poli

INTRODUCCIÓN

El ácido poli (β,L-málico) (PMLA) es un poliéster que contiene un grupo lateral carboxilo unido al carbono β de la unidad repetitiva (Figura 1). Este carbono β es por tanto asimétrico y tiene configuración L. Procede del ácido L-málico (nombre IUPAC, ácido 2S-2-hidroxibutanodioico), un compuesto orgánico natural presente en numerosos frutos y verduras y un eslabón esencial del ciclo de Krebs en el mecanismo de formación del adenosin trifosfato. El ácido málico natural es homoquiral existiendo únicamente la forma levógira de configuración L.

Al contrario de lo que ha sucedido con la mayoría de los compuestos naturales, el PMLA fue sintetizado por vía química antes de que se conociera su existencia natural. El ácido poli (β, L-málico) natural fue descubierto por Shimada en 1969 como un inhibidor de las proteasas acídicas en el hongo Penicillium cyclopium. Después de varios años se redescubre en el mixomiceto Physarum polycephalum como inhibidor de la DNA-polimerasa-a y como inhibidor del complejo a primasa de la DNA polimerasa . Ahora se sabe que el PMLA es producido por una amplia variedad de hongos filamentosos y mixomicetos, habiéndose reportado hasta 237 especies productoras.

A diferencia de otros biopolímeros producidos por bacterias como es el caso de los polihidroxi-alcanoatos (PHA), los cuales tienen como cometido primordial el almacenamiento de carbono y energía, la actividad biológica del PMLA parece ser más compleja, habiéndosele atribuido funciones de almacenaje y transporte molecular de proteínas nucleares en las células del plasmodium de P. polycephalum.

El grupo carboxilo presente en el PMLA determina que su comportamiento físico y químico sea típico de poli electrólito y claramente diferente al de otros poliésteres naturales, tales como los PHA’s. Las particulares propiedades que derivan de tal comportamiento, junto con las características propias de su origen natural, le confieren un alto potencial como material de utilidad en aplicaciones relacionadas con la biomedicina y la farmacia.

Antecedentes

Las micro y nano partículas biodegradables son sistemas de gran interés por sus aplicaciones biomédicas como dispensadores de compuestos sicoactivos terapéuticos ya sea de bajo peso molecular o macromoleculares.. Diversos polímeros, tanto sintéticos como naturales, han sido utilizados en la preparación de sistemas de liberación controlada de fármacos, entre estos se encuentran los poliésteres que son susceptibles de hidrolizarse tras ser implantados en el cuerpo. Los poliésteres alifáticos biodegradables como el ácido poli (láctico) (PLA), el ácido poli (glicólico) (PGA), la poli (varepsilon-caprolactona) (PCL) y sus co-polímeros han sido ampliamente utilizados. Sin embargo, son necesarias nuevas formulaciones tecnológicas capaces de producir partículas micrométricas y sus micrométricas biodegradables y biocompatibles

El ácido poli(ß,L-málico) (PMLA) es un poliéster que puede obtenerse por fermentación biológica. Es soluble en agua, biodegradable, y biocompatible, es decir, que se metaboliza en productos no tóxicos para el organismo. La esterificación de su grupo carboxilo lateral conduce a la obtención de polímeros no solubles en agua con propiedades radicalmente diferentes a las del biopolímero de partida. Los esteres metílicos, formalmente llamados poli(a-metil ß,L-malato)s, pueden estar metilados totalmente, PAALM-1(100), o con grados de metilación parcial, n, coPAALM-1(n). Mediante el grado de metilación es posible controlar fácilmente la hidrofobia del polimalato resultante. El PAALM-(100) y el coPAALM-1(75) son insolubles en agua. Para estos poli(a-metil ß,L-malato)s se prevén interesantes aplicaciones biomédicas en el campo de la encapsulación y la liberación controlada de fármacos. En concreto, copolímeros anfifílicos o polímeros hidrofóbicamente modificados están siendo ampliamente investigados en el campo de la biotecnología y la farmacología.

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES

Estructura Molecular

El PMLA está constituido por unidades monoméricas de ácido L-málico engarzadas por el grupo éster que se forma entre el grupo hidroxilo y el carboxilo en posición β. El ácido L-málico puede generar por policondensación poli(α,L-málico) o poli(β,L-málico) según cual sea el grupo carboxilo que se utilice para la reacción, o copolímeros α,β en caso de que ambas reacciones se den simultáneamente. La constitución del poliácido natural se ha determinado por RMN de 1H y 13C. Se sabe con certeza que el PMLA es un polímero estereoregular y regioregular, con todas las unidades de ácido málico de configuración L unidas por la posición β. El poli(α,L-málico) no se conoce naturalmente pero ha sido sintetizado en el laboratorio, tanto en formapura como copolímero α,β. des de policondensación del ácido Lmálico.

Propiedades Físico-Químicas

El ácido PMLA es un polvo blanco e inodoro, muy soluble en agua y soluble en ciertos disolventes orgánicos como acetona, piridina, NMP y THF. Es un ácido débil con un pKa que oscila alrededor de 3 o 4, dependiendo de si es de origen natural o si procede de síntesis química. El PMLA suele encontrarse en estado amorfo debido a la elevada humedad que normalmente contiene, pero cuando se seca a fondo, por ejemplo mediante tratamiento con acetona anhidra, muestra una cristalinidad considerable y una temperatura de fusión de 215ºC. Cuando se somete a calentamiento en atmósfera inerte, el PMLA inicia su degradación térmica cuando se rebasan los 200ºC alcanzando la máxima velocidad de descomposición a 245ºC y dejando un 5% de residuo final. El proceso degradativo ocurre a través de un mecanismo de polimerización cabeza-cola que genera inicialmente ácido fumárico, el cual a continuación es parcialmente convertido en una mezcla de ácido y anhídrido maléico.

ESTRUCTURA QUÍMICA

Acido poli (β.L-malico) (PMLA)

REACCIÓN PRINCIPAL

REACCIONES PARALELAS

Sintesis de PMLA basada en la reacción de polimerización

por apertura de anillo.

Mecanismo de la hidrolisis de los esteres metílicos del PMLA

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