Los copolímeros en bloque constituyen una clase imperativa de sistemas multifásicos que han surgido como materiales importantes en los últimos años y han despertado un interés mundial entre físicos, químicos, biólogos e ingenieros químicos, y se han utilizado ampliamente en medicina, construcción y química. industria. Los copolímeros en bloque están compuestos de homopolímeros químicamente diferentes conectados covalentemente en un extremo; cada polímero de copolímero en bloque puede denominarse bloque. Una de las propiedades más interesantes de los copolímeros de bloques eses su capacidad para autoensamblarse en estructuras de microdominios ordenadas.

Los copolímeros de bloques anfifílicos suelen ser lineales (dibloque, tribloque y multibloque), cíclicos y miktoarm. La naturaleza química de los bloques que los constituyen, su composición y el peso molecular total exhiben un comportamiento de solución variado y excelentes propiedades.

Los avances actuales de los copolímeros en bloque están fuertemente relacionados con el desarrollo de nuevas técnicas de polimerización competentes. Los copolímeros en bloque generalmente se pueden obtener mediante (a) polimerización secuencial controlada o viva, (b) reacción de acoplamiento simple, (c) usando un iniciador dual de 2 fragmentos iniciadores diferentes y (d) los macroiniciadores que incluyen el cambio de funcionalidad. Es notable señalar que a veces los copolímeros con una determinada estructura deseada son imposibles de sintetizar mediante una única técnica de polimerización. En tal caso, la combinación de diferentes técnicas sintéticas y la función de cambiar de grupo son estrategias factibles.

El PEG es un poliéter hidrófilo y no iónico que ha demostrado exhibir una excelente biocompatibilidad y está aprobado por la FDA para consumo interno. El PEG es un polímero neutro con grupos terminales hidroxilo que son ácidos con enlaces de hidrógeno débiles y enlaces de éter básicos débiles en la columna vertebral. Las moléculas de PEG se pueden agregar a los vehículos de administración de medicamentos a través de varias rutas diferentes, incluido el enlace covalente, la mezcla durante la preparación o la adsorción en la superficie. Puede modificarse en cualquiera de los grupos terminales para unirse a otras moléculas o polímeros. El PEG, que se introdujo originalmente en el campo farmacéutico con el objetivo de extender la vida media de las proteínas en la sangre, reducir su inmunogenicidad y protegerlas de la degradación proteolítica, se elige ampliamente para desarrollar el copolímero bloque debido a su hidrofilicidad, linealidad, flexibilidad de la cadena, falta de carga y disponibilidad en una amplia gama de MW con una distribución estrecha de MW.

Un polímero biodegradable se considera "verde" porque no se acumula en el cuerpo y no daña el medio ambiente, lo que muestra una aplicación atractiva en el campo de la administración biomédica o de fármacos debido a su capacidad para ser fácilmente metabolizado y excretado. el cuerpo. Los materiales biodegradables no se limitan a la localización específica de fármacos, péptidos y proteínas, sino que también son cada vez más importantes en dispositivos médicos y apósitos para heridas. Para cumplir con estos requisitos, se han investigado los copolímeros de bloques biodegradables como biomateriales prometedores debido a su capacidad para modificar su comportamiento anfifílico y sus propiedades físicas y mecánicas alterando la proporción de bloques compuestos o agregando nuevos bloques de propiedades deseadas.

Los copolímeros en bloque existen como unímeros por debajo de su concentración micelar crítica (CMC) y forman conjuntos macromoleculares de tipo núcleo-cubierta como micelas poliméricas por encima de la CMC. Estas micelas poliméricas resultantes formadas están en equilibrio con sus respectivos unímeros. La micelización de dichos polímeros en agua se asemeja al autoensamblaje de los tensioactivos. Las micelas poliméricas se encuentran entre las plataformas de administración ampliamente estudiadas donde la capa externa minimiza la opsonización y el núcleo interno se ocupa de la solubilización de los fármacos, un requisito previo para el transporte de fármacos. La escasa solubilidad acuosa de los fármacos hidrofóbicos limita la tasa de éxito durante la detección de alto rendimiento. Esto plantea un desafío para la formulación de los científicos, particularmente teniendo en cuenta el creciente número de moléculas aprobadas con alto peso molecular, punto de fusión y lipofilicidad. El enfoque tradicional de solubilización en formulaciones basadas en lípidos adolece de una rápida precipitación del fármaco in vivo, antes de la absorción. Por el contrario, las micelas exhiben una estabilidad termodinámica y una biocompatibilidad superiores.

Recientemente, ha aumentado el interés de la investigación en la aplicación de micelas de copolímeros en bloque como sistema nanoportador en el campo de la administración de fármacos debido a la capacidad de carga de fármaco hidrofóbica del núcleo interno, así como a las características únicas de disposición in vivo. Estas micelas de copolímero en bloque ofrecen muchas ventajas como sistemas eficaces de administración de fármacos, incluyendo (1) preparación fácil, (2) estabilidad coloidal con concentración micelar crítica (CMC) baja, (3) tamaños ajustables con distribución de tamaño estrecha, (4) la capacidad de proteger medicamentos de una posible desactivación y preservan sus actividades durante la circulación y el tráfico intracelular, (5) farmacocinética mejorada y (6) alta eficiencia de carga física de medicamentos sin modificación química.

Se desarrollaron varios polímeros plásticos biodegradables, como el polietilenglicol (PEG), el ácido poliláctico (PLA), la policaprolactona (PCL) y sus copolímeros en bloque, para aplicaciones biomédicas. Como foco de investigación en los últimos años, el copolímero de bloque de polietilenglicol-ácido poliláctico (PEG-PLA) y sus nanopartículas derivadas del grupo terminal pueden mejorar la carga de fármacos hidrófobos, reducir el efecto de explosión, evitar ser engullidos por fagocitos y aumentar la circulación. tiempo de los medicamentos en la sangre y mejorar la biodisponibilidad.

La quimioterapia convencional carece de capacidad específica para atacar el tumor, como resultado de lo cual están surgiendo varios casos de exposición a los medicamentos de las células sanas y de resistencia a los medicamentos. Además, la baja solubilidad acuosa de los fármacos contra el cáncer es un factor restrictivo en el diseño de fármacos. Los copolímeros en bloque pueden solucionar este problema debido a sus características de autoensamblaje y su alta eficacia de carga de fármaco. Las propiedades fisicoquímicas ajustables y la funcionalización adicional son excipientes muy prometedores para el desarrollo de la formulación. Las micelas copolímeras en bloque se someten a una distribución pasiva y retención dentro del sitio objetivo a través de una permeabilidad mejorada y un efecto de retención. Facilita el transporte y la localización de macromoléculas o partículas con mínima exposición y daño a las células sanas.Por lo tanto, estos nanoagregados han recibido una atención generalizada y un enorme optimismo en la administración de fármacos y las terapias dirigidas, ya que son termodinámicamente estables, biocompatibles y menos tóxicos. Aun así, la distribución de los medicamentos es heterogénea debido a la falta de uniformidad de la vasculatura. Sin embargo, esta distribución puede volverse más específica mediante la modificación química de la estructura del polímero que permite una interacción selectiva y de alta afinidad del portador funcionalizado con las células diana.

Las micelas copolímeras en bloque atrapan el fármaco lipófilo en su núcleo de microambiente hidrofóbico y mejoran su solubilidad y biodisponibilidad. Su autoensamblaje está impulsado por la diferencia de solubilidad en agua entre los bloques hidrófilos e hidrófobos. A medida que aumenta la temperatura, el número de asociación aumenta progresivamente, infiriendo así un crecimiento micelar anisotrópico o una transición estructural. Los estudios también han demostrado el enfoque micelar mixto que normalmente combina dos copolímeros de bloque con valores variables de equilibrio hidrofílico-lipofílico para mejorar la encapsulación y estabilización del fármaco.

En resumen, los sistemas de administración de fármacos basados ​​en copolímeros de bloqueo btienen un gran potencial para mejorar la eficiencia de las moléculas terapéuticas y minimizar sus efectos secundarios dañinos. Además de sus comportamientos de autoensamblaje, que son de vital importancia en los campos de la medicina, la vida, la biotecnología y el medio ambiente, y proporcionarán aplicaciones inesperadas.

Referencias

1. Kuperkar, K., Tiwari, S. y Bahadur, P. Nanoagregados de copolímeros de bloque autoensamblados para aplicaciones de administración de fármacos. Aplicaciones de polímeros en la administración de fármacos, 2021, 423â447. 10.1016/B978-0-12-819659-5.00015-X

2. Raval, N., Kalyane, D., Maheshwari, R. y Tekade, R. K. Copolímeros y copolímeros de bloque en la administración y terapia de fármacos. Fundamentos básicos de la administración de medicamentos, 2019, 173â201. 10.1016/B978-0-12-817909-3.00005-4

3. Giram, P. S., Wang, J. T.-W., Walters, A. A., Rade, P. P., Akhtar, M., Han, S., Al-Jamal, K. T. Síntesis verde de metoxi-poli (etilenglicol) -bloque-poli (l -lactida-co-glicolida) que utiliza prolina de zinc como iniciador biocompatible para la administración de irinotecán al cáncer de colon in vivo. Ciencia de los biomateriales. 2020. 10.1039/d0bm01421d