Synthesis and development of enzymatically polymerized polyester based hydrogels for potential pharmaceutical applications

Abstract

Poly(sorbitol adipate) (PSA) was enzymatically synthesized using lipase B (CAL-B) and subsequently modified with poly(ethylene glycol) monomethyl ether (mPEG) through the multi-hydroxyl functionalities of PSA. Successful synthesis and grafting were confirmed via NMR spectroscopy. Characterization techniques such as GPC, DSC, TGA, XRD, and stability/degradation study were employed to investigate physicochemical properties. The hydroxyl functionality of PSA facilitated crosslinking with various bifunctional PEG to form hydrogels, analyzed extensively using solid-state NMR. Due to their enhanced swelling capability, PSA-g-mPEG hydrogels were further explored for potential pharmaceutical applications through the loading and release study of model molecules, DY-Amine and BSA-TMR. A cytotoxicity study was conducted to assess the cytocompatible nature of PSA-g-mPEG hydrogels.

Poly(sorbitoladipat) (PSA) wurde enzymatisch mit Hilfe von Lipase B (CAL-B) synthetisiert und anschließend mit Poly(ethylenglykol)monomethylether (mPEG) durch die Multi-Hydroxyl-Funktionalitäten von PSA modifiziert. Die erfolgreiche Synthese und das Pfropfen wurden mittels NMR-Spektroskopie bestätigt. Zur Untersuchung der physikalisch-chemischen Eigenschaften wurden Charakterisierungstechniken wie GPC, DSC, TGA, XRD und Stabilitäts-/Abbaustudien eingesetzt. Die Hydroxylfunktionalität von PSA erleichterte die Vernetzung mit verschiedenen bifunktionellen PEG zur Bildung von Hydrogelen, die mittels Festkörper-NMR eingehend analysiert wurden. Aufgrund ihrer verbesserten Quellfähigkeit wurden die PSA-g-mPEG-Hydrogele weiter für potenzielle pharmazeutische Anwendungen untersucht, indem die Beladung und Freisetzung der Modellmoleküle DY-Amin und BSA-TMR untersucht wurde. Eine Zytotoxizitätsstudie wurde durchgeführt, um die Zytokompatibilität von PSA-g-mPEG-Hydrogelen zu bewerten.