PLGA

PLGA、PLG、またはポリ(乳酸-グリコール酸)共重合体( CAS :26780-50-7)は、生分解性と生体適合性のため、米国食品医薬品局(FDA)承認の治療機器のホストで使用されている共重合体です。^{[1] PLGAは、}グリコール酸と乳酸の環状二量体(1,4-ジオキサン-2,5-ジオン)の2つの異なるモノマーの開環共重合によって合成されます。ポリマーはランダムまたはブロック共重合体として合成することができ、それによって追加のポリマー特性が付与されます。このポリマーの製造に使用される一般的な触媒には、スズ(II)2-エチルヘキサノエート、スズ(II)アルコキシド、またはアルミニウムイソプロポキシドがあります。重合中、PLGA内で連続するモノマー単位(グリコール酸または乳酸)がエステル結合によって結合され、線形の脂肪族ポリエステルが生成物として生成されます。^[2]

共重合体

重合に使用されるラクチドとグリコリドの比率に応じて、さまざまな形態の PLGA が得られます。これらは通常、使用されるモノマーのモル比で識別されます (例: PLGA 75:25 は、組成が 75% 乳酸と 25% グリコール酸の共重合体を示します)。PLGA の結晶化度は、ブロック構造とモル比に応じて、完全な非晶質から完全な結晶性まで変化します。PLGA は通常、40 ～ 60 °C の範囲のガラス転移温度を示します。PLGA は、組成に応じて、さまざまな溶媒に溶解できます。ラクチド含有量の高いポリマーは塩素系溶媒を使用して溶解できますが、グリコリド含有量の高い材料には、 HFIPなどのフッ素系溶媒を使用する必要があります。

PLGA は、水の存在下でエステル結合が加水分解されて分解する。PLGA の分解に必要な時間は、製造時に使用するモノマーの比率に関係していることがわかっている。グリコリド単位の含有量が多いほど、主にラクチドからなる材料と比較して、分解に必要な時間が短くなる。この規則の例外は、モノマー比率が 50:50 のコポリマーで、これはより速く分解する (約 2 か月)。さらに、エステルでエンドキャップされたポリマー (遊離カルボン酸とは対照的) は、より長い分解半減期を示す。^[3]この分解の柔軟性により、移植片、縫合糸、インプラント、補綴装置、外科用シーラントフィルム、マイクロ粒子およびナノ粒子など、多くの医療機器の製造に便利になっている。^[4]

PLGA は体内で加水分解され、元のモノマーである乳酸とグリコール酸を生成します。通常の生理条件下では、これら 2 つのモノマーは体内のさまざまな代謝経路の副産物です。乳酸はトリカルボン酸回路で代謝され、二酸化炭素と水を介して排出されます。グリコール酸も同様に代謝され、腎臓から排泄されます。^[5]体もこの 2 つのモノマーを代謝することができ、グリコール酸の場合は毒性のあるシュウ酸が少量生成されますが、通常の用途で生成される量はごくわずかであり、 PLGA を生体材料用途に使用することによる全身毒性は最小限です。ただし、PLGA の酸分解により局所pH が低下し、自己触媒環境が形成されることが報告されています。 ^[6]マイクロスフェア内の pH は pH 1.5 まで酸性になることが示されています。^[7]

生体適合性

一般的にPLGAは生体適合性が非常に高いと考えられています。その高い生体適合性は、糖から乳酸とグリコール酸を発酵させて作られているため、環境に優しく、体内での反応性が低いという特徴があります。^[8] PLGAは非毒性で非反応性の製品に分解されるため、さまざまな医療および製薬用途に非常に役立ちます。

PLGAの生体適合性は、生体内および生体外の両方で試験されています。^[9]このポリマーの生体適合性は、一般的に、分解後の生成物と分解生成物への分解速度によって決まります。PLGAはエステラーゼと呼ばれる酵素によって分解され、乳酸とグリコール酸を形成します。これらの酸はその後、クレブス回路を経て二酸化炭素（CO ₂）と水（H ₂ O）に分解されます。^{[10]これらの副産物は、}細胞呼吸と消化プロセスを通じて体外に排出されます。

副産物は通常は体内に蓄積しませんが、これらの副産物（乳酸とグリコール酸）が局所的に高濃度に蓄積されると、体に危険を及ぼす場合があります。^[11]また、ポリマーが分解するとポリマーの小片が発生し、マクロファージによる免疫反応を引き起こす可能性があります。これらの悪影響は、ポリマーの濃度を低くして体全体に自然に放出されるようにすることで軽減できます。

PLGA の生体適合性に関して考慮すべきもう 1 つの点は、ポリマーが体内に埋め込まれる、または配置される場所です。ポリマーが配置される場所に応じて、体が示す免疫反応は異なります。たとえば、薬物送達システム (DDS) では、表面積が大きく注入量が少ない PLGA および PLA インプラントは、ポリマーが体内で分解されるにつれて免疫反応の可能性が高くなります。

生分解性

PLGA は生分解性があるため、多くの医療現場で役立っています。PLGA はバルク分解を起こします。これは、水などの触媒がポリマーのマトリックス全体に浸透するときに起こります。^[12]ラクチドとグリコリドの比率が 75:25 の PLGA は、バルク浸食によって分解するマイクロスフィアとして作ることができます。^[12]これにより、ポリマー全体で均等に分解が起こります。

PLGA の別の注射剤形は、侵食システムを持つように開発されました。この形は、ルプロンデポで使用できます。これを実現するために、PLGA は、食品医薬品局 (FDA) によって承認された有機水溶性溶媒と混合されます。PLGA を選択した薬剤とともに溶媒に混合すると、均質な溶液または懸濁液が作成されます。この混合物を注射すると、PLGA は水に不溶性のため固化し、水に置き換えられます。ゆっくりと、薬剤が溶液から送達されます。発生する可能性のある問題は、最初の注射中に薬剤が徐々にではなく、急速に放出される可能性があることです。^[12]

例

PLGA の具体的な使用例は次のとおりです。

Powerbone 社の合成バリア膜: このデバイスは、歯科インプラントやその他の多くの用途でよく使用される合成ポリマーであるポリテトラフルオロエチレン(PTFE) の代替として機能する吸収性合成膜です。 ^[13]合成バリア膜は、歯科インプラント、および誘導性組織再生(GTR) や誘導性骨再生 (GBE) に特に使用されます。^[14]一部は生分解性膜ですが、他の膜はそうではなく、通常は外科的合併症と相関しています。一般に、これらの膜はインプラントに生体適合性、生体安全性、バリア機能、および機械的特性を与えるために重要です。また、通常は生体活性であり、インプラント部位の周囲の組織の再生を促進します。
ルプロンデポ：これは前立腺がんの治療に役立つ薬物送達デバイスであり、他の種類の同様のがんの治療にも使用されています。これは、リュープロレリンまたはリュープロリドとしても知られています。PLGAはこの薬の主要成分として使用され、微粒子の形で1週間から6か月間にわたって体内に薬剤を送達します。^{[15]この薬は通常、}放射線療法の代替として使用され、体内のテストステロンのレベルを下げてがんの影響を遅らせるため、非常に効果的であると考えられています。 ^[16]この薬には、筋肉の喪失、ほてり、疲労、骨粗しょう症、乳房組織の増殖など、多くの副作用があります。
予防的投与：これは感染症やその他の病気を予防するための予防医療を指します。PLGAを使用した予防的投与の1つの例は抗生物質バンコマイシンで、これは通常、脳手術後に黄色ブドウ球菌などの細菌による感染を防ぐために注射されます。^[17]

参照

参考文献

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外部リンク

ウィキメディア・コモンズのPLGA関連メディア

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