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Etude des interactions de mélanges (polymères biodégradables/principe actif) obtenus par différentes méthodes de préparations


par L'hachemi AZOUZ
Université A/Mira-Bejaia - Magister 2010
  

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A-I.5. Vieillissement et biodégradation de poly(acide lactique)

A-I.5.1. Vieillissement physique de poly(acide lactique)

Le vieillissement physique, comme phénomène général, est caractéristique de l'état vitreux de tout matériau et il est thermoréversible. Il peut être éliminé par un simple chauffage du matériau. Le vieillissement est peut être attribué à la relaxation des molécules vers l'état d'équilibre. Il s'effectue, normalement, dans l'état vitreux comme une conséquence de stockage à température ambiante, il se développe rapidement tant que la température de vieillissement est proche de la température de transition vitreuse (Tg).

Le vieillissement physique a une influence dramatique sur les propriétés des polymères, à savoir réduction de la résistance aux chocs, comme conséquence de l'augmentation du temps de relaxation de polymère. Des expériences de vieillissement ont été effectuées sur des échantillons de PLA de différentes masses moléculaires (Mv= 5 300, 20 000, 691 000), ces expériences ont montrées que la diminution de la masse moléculaire de PLA provoque une augmentation de la magnitude de l'enthalpie de relaxation à la transition vitreuse (J.-F. Zhang, 2005).

A-I.5.2. Dégradation non-biologique (ou abiotique) de poly(acide lactique)

Bien que, la biodégradation des matériaux polymères est définie comme une dégradation de ces matériaux sous l'effet d'une activité biologique (en particulier sous l'action des enzymes), elle est souvent amorcée habituellement et simultanément par une dégradation abiotique (dégradation mécanique, photodégradation, dégradation thermique et dégradation chimique).

L'hydrolyse de poly(acide lactique) illustre parfaitement le mécanisme de dégradation chimique abiotique.

La dégradation de poly(acide lactique) s'effectue en présence de l'eau, ce dernier provoque l'hydrolyse de la liaison ester de PLA. La dégradation de PLA, ainsi que d'autres polyesters (PCL, PPC (polypropylène carbonate)), s'effectue lentement dans un milieu neutre, mais elle est fortement exprimée dans un milieu basique que dans celui acide (N. Lucas, 2008).

De Jong et al. (S. J. De Jong, 2001) ont observé la dépolymérisation de PLA dans un milieu alcalin (figure 13). Le mécanisme de dégradation peut être expliquer par une transestérification intramoléculaire. En effet, le mécanisme s'effectue en deux étapes, la première étape consiste à une attaque électrophile (catalysée par la base) de groupement hydroxyle terminal sur le deuxième groupement carbonyle de la même chaîne ce qui mène à la formation d'un cycle. La deuxième étape consiste à l'hydrolyse du cycle de lactide pour donner deux molécules d'acide lactique, d'une part, et à une dégradation intramoléculaire de la chaîne de polymère restante par une attaque alcalin sur le carbone de groupement ester, suivi par une hydrolyse de la liaison ester, d'autre part. Enfin, une telle dégradation donne naissance à de nouvelles molécules de masse moléculaire inférieure à celle de la chaîne initiale.

Chapitre I. Rappels bibliographiques sur le poly(acide lactique) et l'ibuprofène

O

O

R

HO

O

HO

O

O

O

O

O

n

O

O

milieu de la chaîne

Poly(acide lactique)n HOextrémité de la chaîne

Poly(acide lactique)n-x

O

OH

O

HO

O

O

O

O

O

O

R

O

O

O

R

O

O

O

O

n

O

O

O

O

O

O

n

O

HO

H2O H2O

+

O

R

O

O

OH

n

O

Poly(acide lactique)x

O

H2O

O

O

O + O

O

HO

OH

Lactide

O

O

OH

O

O

O

HO

O

O

Poly(acide lactique)n-2

O

OH

Acide lactique Figure 13. Hydrolyse de poly(acide lactique) dans un milieu alcalin (S. J. De Jong, 2001).

Dans un milieu acide (figure 14), une attaque acide (H+) sur le groupement hydroxyle terminal de la chaîne de PLA mène à la formation d'une liaison par pont hydrogène intramoléculaire. Ensuite, l'hydrolyse de groupement ester permet la libération d'une molécule d'acide lactique, ce qui fait diminuer le degré de polymérisation des chaînes de PLA. Enfin, des réactions de protonation de l'atome de carbone des groupements esters de la chaîne de PLA conduisent aussi à l'hydrolyse des liaisons esters correspondantes. Cette hydrolyse donne naissance à différents fragments de faibles masses moléculaires (S. J. De Jong, 2001).

H

O

O

O

H

O

O

R

milieu de la chaîne

H

O

R

O

O

OH

O

O

nO

O O

Poly(acide lactique)n

extrémité de la chaîne

OH

O

O

H

O O

O

R

O

O

O

OH

n

O

O

n

O

O

O

O

O H2O

O

O H2O

OH

O

O

O

OH

O

R

 

HO

O

R

O

O

O

H

OH

H

O

OH

Acide lactique

OH

O

O

+

OH

O

O

O

O n

O

O

R

O

n

HO

O

O

O

H

R

O

O

O

OH

n

O

Poly(acide lactique)n-x

+

O

H

O

nO

O

O

 
 

O

O

H

O

O

O

O

O

O

O

Poly(acide lactique)x

Poly(acide lactique)n-1

Figure 14. Hydrolyse de poly(acide lactique) dans un milieu acide (S. J. De Jong, 2001).

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