L’omopolimero dell’acido glicolico
L’acido poliglicolico, sigla PGA, è l’omopolimero dell’acido glicolico: una catena in cui la stessa unità si ripete sempre uguale, senza altri monomeri in mezzo. È il più semplice dei poliesteri alifatici lineari, ed è quello che dichiarano le schede dei fili da sutura, omopolimero del glicolide al 100%. Si conosce dal 1954 come polimero capace di dare fibre molto resistenti; la sua instabilità idrolitica ne ha frenato a lungo l’impiego, ed è proprio quella instabilità a renderlo utile là dove il materiale deve andarsene da solo.
Dal glicolide alla fibra
Due strade portano alla catena. La prima è la policondensazione dell’acido glicolico, semplice ma poco efficiente, perché si ferma a pesi molecolari bassi: si scalda l’acido fra 175 e 185 gradi a pressione atmosferica finché l’acqua prodotta dalla reazione smette di distillare, poi si prosegue a pressione ridotta. La seconda è la polimerizzazione ad apertura d’anello del glicolide, che è il diestere ciclico dello stesso acido: richiede un catalizzatore, di regola uno stagno organico, ed è la via con cui si ottengono i pesi molecolari alti, quindi le fibre che reggono un carico.
La catena che ne esce è regolare e priva di gruppi laterali ingombranti, quindi si impacchetta bene. Da qui viene la forma industriale abituale della sutura, un filo a più filamenti intrecciati e rivestiti invece che un filo unico, che a parità di diametro sarebbe scomodo da annodare.
Un polimero rigido e insolubile
Le grandezze fisiche spiegano quella scelta meglio di qualunque descrizione. La cristallinità sta fra il 45 e il 55%, la temperatura di transizione vetrosa fra 35 e 40 gradi e quella di fusione fra 225 e 230. La transizione vetrosa cade quindi proprio attorno alla temperatura del corpo, e il materiale resta sul versante rigido: le fibre hanno un modulo di Young intorno a 7 GPa, un valore alto per una fibra polimerica.
La stessa cristallinità lo rende insolubile in acqua e, nella forma ad alto peso molecolare, in quasi tutti i solventi organici correnti, dall’acetone al cloroformio, dal diclorometano al tetraidrofurano. Si scioglie soltanto in solventi fortemente fluorurati, come l’esafluoro-2-propanolo, ed è per quella via che si preparano soluzioni da cui filare fibre e colare film. Gli oligomeri a basso peso, invece, si comportano in modo diverso e sono solubili.
L’idrolisi che scioglie l’acido poliglicolico
La degradazione non ha bisogno di enzimi. È l’acqua presente nei tessuti ad attaccare il legame estere e a spezzare la catena; i frammenti si riducono ad acido glicolico, che viene poi metabolizzato. Il processo ha un ordine fisso, descritto allo stesso modo da tutte le istruzioni d’uso: prima la perdita di resistenza alla trazione, poi la perdita di massa. Le due cose non avvengono insieme e non finiscono insieme.
Le condizioni del tessuto e il calibro del filo spostano i tempi, motivo per cui i fabbricanti riportano le cifre come esito di studi di impianto su animali e non come un valore fisso. Fra i poliesteri assorbibili questo è quello che degrada più in fretta, e non per caso: senza gruppi laterali che ostacolino l’accesso dell’acqua, il legame estere è esposto lungo tutta la catena.
Resistenza e riassorbimento dell’acido poliglicolico
Due istruzioni d’uso di fabbricanti diversi, entrambe basate su studi di impianto in animali, danno cifre molto vicine fra loro: circa il 96% della resistenza iniziale a 7 giorni, circa l’83% a 14, fra il 52 e il 54% a 21 e circa il 20% a 28. Una delle due colloca la perdita totale della resistenza fra la quarta e la quinta settimana dall’impianto.
Il riassorbimento è un’altra grandezza e arriva parecchio dopo: le stesse fonti lo danno per concluso fra 60 e 90 giorni. Confondere i due numeri è l’errore più diffuso su questo materiale. A un mese il filo non offre più sostegno meccanico, ma la sua massa è ancora nel tessuto e ci resta per un altro mese o due, e le due affermazioni sono entrambe vere nello stesso momento.
L’acido poliglicolico dentro i copolimeri
Aggiungendo lattide alla catena si ottiene il PLGA, sigla di poly(lactic-co-glycolic acid), che non è acido poliglicolico ma un materiale diverso: la proporzione fra i due monomeri sposta la velocità di degradazione, e cambiandola si ottengono materiali che durano da poche settimane a diversi mesi. Il PLGA è il polimero delle microsfere per il rilascio prolungato di farmaci e delle impalcature per la rigenerazione dei tessuti, dove la catena regge una struttura mentre le cellule la sostituiscono.
Anche la poliglactina 910 appartiene a questa famiglia di copolimeri, con il 10% di L-lattide accanto al 90% di glicolide. Il nome cambia perché cambia la proporzione, e con essa il profilo di degradazione: i due materiali non sono intercambiabili, benché la chimica di partenza sia comune.
Il monomero, il polimero e i nomi che si somigliano
Tre nomi vicini vengono scambiati di continuo. L’acido glicolico è il monomero, un alfa-idrossiacido a due atomi di carbonio, ed è la molecola che in cosmetica si usa in soluzione: chi cerca il nome lungo finisce spesso su quello corto, e sono due sostanze con comportamento opposto, una piccola e solubile, l’altra una catena solida e insolubile. Poliglicolide non è un terzo materiale ma un sinonimo, che chiama il polimero dal monomero ciclico invece che dall’acido. L’acido poliglutammico, che compare vicino nelle ricerche, non appartiene a questa famiglia: è il polimero di un amminoacido, e il legame ricorrente lungo la catena è ammidico anziché estere.
