Mecanismo de Degradación del PLA
La estructura molecular del ácido poliláctico (PLA) contiene enlaces éster que son fácilmente hidrolizables, lo que permite su degradación en el cuerpo o en el suelo mediante la acción de microorganismos, generando ácido láctico como producto de la descomposición. El producto final de este proceso metabólico es agua y dióxido de carbono, lo que hace que el PLA no cause efectos tóxicos en el cuerpo humano, siendo su uso muy seguro. Por esta razón, el PLA ya se ha aplicado en diversos campos, como la medicina y la farmacología, por ejemplo, en suturas quirúrgicas y sistemas de liberación controlada de medicamentos.
Debido a la actividad óptica del ácido láctico, existen tres tipos correspondientes de PLA: PDLA, PLLA y PDLLA (racémico).
PLLA y PDLA son polímeros parcialmente cristalinos con una buena resistencia mecánica, y se utilizan comúnmente como suturas médicas y materiales ortopédicos. Los sistemas de liberación controlada de medicamentos suelen emplear PLLA y PDLLA, siendo más frecuente el uso de PDLLA. El ácido L-láctico, producto de la degradación del PLLA, es completamente metabolizado por el cuerpo humano, lo que le da ventaja sobre el D-PLA.
Degradación en el Cuerpo
La hidrólisis del PLA es un proceso complejo que involucra cuatro fenómenos principales: absorción de agua, ruptura de los enlaces éster, difusión de oligómeros solubles y descomposición de los fragmentos.
Modo principal de degradación: erosión intrínseca.
Cuando el material PLA se sumerge en un medio acuoso o se implanta en el cuerpo humano, lo primero que ocurre es la absorción de agua. El medio acuoso penetra en la matriz del polímero, lo que provoca que las cadenas moleculares del polímero se aflojen, iniciando la hidrólisis preliminar de los enlaces éster, reduciendo el peso molecular y degradándose gradualmente en oligómeros.
Los grupos carboxilo terminales (introducidos por la polimerización y generados durante la degradación) catalizan la hidrólisis del PLA. A medida que avanza la degradación, la cantidad de grupos carboxilo aumenta, acelerando la tasa de degradación, lo que genera un fenómeno de autocatalización.
La degradación interna es más rápida que la degradación superficial, ya que los productos de degradación con grupos carboxilo se acumulan dentro de la muestra, generando un efecto autoacelerado.
A medida que avanza la degradación, el material interno acumula cada vez más grupos carboxilo, acelerando la degradación interna y aumentando la diferencia entre el interior y el exterior del material. Cuando el material interno se convierte completamente en oligómeros solubles y se disuelve en el medio acuoso, se forma una estructura hueca en la superficie compuesta por polímeros que no se han degradado completamente. Posteriormente, la degradación continúa hasta que los oligómeros se hidrolizan en moléculas pequeñas, que finalmente se disuelven en el medio acuoso.
Todo este proceso de erosión transforma una sustancia sólida, que no es soluble en agua, en una sustancia soluble en agua.
A nivel macroscópico, la estructura global del material se destruye, su volumen disminuye, se convierte gradualmente en fragmentos y finalmente se disuelve completamente, siendo absorbido por el cuerpo o eliminado del organismo.