Χρήση υπερκρίσιμων ρευστών για την κατεργασία βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών και φαρμακευτικών ουσιών

Abstract

In this work a high pressure apparatus employed for the production of microparticles with the use of supercritical carbon dioxide (CO2) was designed and built. CO2 was chosen because of its low critical point, its low price and its enviromentally friendly profile. Microparticles of the biodegradable polymer polylactic acid (PLLA) were produced using CO2 as an antisolvent. Moreover, microparticles of the pharmaceutical substances paracetamol and amoxicillin were produced. The effect of the system parameters on the mean size, size distribution and agglomeration was thoroughly studied. The parameters that were studied were pressure, temperature, solution concentration and the nature of the liquid organic solvent. The vapor - liquid equilibrium of binary mixtures of organic solvent - supercritical and ternary mixtures of organic solvent - supercritical CO2 - polymer was studied for the better understanding of the interaction between the organic solvent and the supercritical antisolvent. Finally, the encapsulation of amoxicillin within microparticles of PLLA was attempted using supercritical CO2 as antisolvent. The effect of the process parameters on the encapsulation percentage and the encapsulation efficiency was studied.

Στην παρούσα διατριβή σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε διάταξη παραγωγής μικροσωματιδίων με χρήση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα (CO2) ως αντιδιαλύτη. Επιλέχθηκε το CO2 λόγω του χαμηλού κρίσιμου σημείου του, της ευκολίας παραγωγής του από άλλες βιομηχανικές διεργασίες και της φιλικότητάς του προς το περιβάλλον. Χρησιμοποιώντας CO2 ως αντιδιαλύτη, παρήχθησαν μικροσωματίδια από το βιοαποικοδομήσιμο πολυμερές πολυ(γαλακτικό οξύ) (PLLA). Επιπρόσθετα, παρήχθησαν σωματίδια των φαρμακευτικών ουσιών παρακεταμόλης και αμοξικιλίνης. Μελετήθηκε η επίδραση των παραμέτρων της διεργασίας στα μέσα μεγέθη, πλάτη κατανομών και τάσεις συσσωμάτωσης των παραγόμενων σωματιδίων. Οι βασικότερες παράμετροι της διεργασίας που μελετήθηκαν ήταν η πίεση, η θερμοκρασία, η συγκέντρωση των οργανικών διαλυμάτων και η φύση των οργανικών διαλυτών. Για την καλύτερη κατανόηση της αλληλεπίδρασης οργανικού διαλύτη - υπερκρίσιμου CO2, μελετήθηκε αρχικά η ισορροπία φάσεων ενός δυαδικού μίγματος και στη συνέχεια τριαδικών μιγμάτων πολυμερούς - οργανικού διαλύτη - CO2. Η διάταξη μελέτης τριαδικών μιγμάτων σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. Τέλος, επιχειρήθηκε εγκλεισμός αμοξικιλίνης σε PLLA με τη χρήση υπερκρίσιμου CO2. Μελετήθηκε η επίδραση των παραμέτρων της διεργασίας στο ποσοστό του εγκλειόμενου φαρμάκου και στην απόδοση του εγκλεισμού.