Poloksamer

dengan a = 2–130 dan b = 15–67
Poloksamer adalah kopolimer triblok nonionik yang terdiri dari rantai hidrofobik pusat polioksipropilena (poli(propilena oksida)) yang diapit oleh dua rantai hidrofilik polioksietilena (poli(etilena oksida)). Kata "poloksamer" dicetuskan oleh penemu BASF, Irving Schmolka, yang menerima paten untuk bahan-bahan ini pada tahun 1973. Poloksamer juga dikenal dengan nama dagang Pluronic, Kolliphor (tingkat farmasi), dan Synperonic.

Karena panjang blok polimer dapat disesuaikan, terdapat banyak poloksamer berbeda yang memiliki sifat yang sedikit berbeda. Untuk istilah generik poloksamer, kopolimer ini umumnya dinamai dengan huruf P (untuk poloksamer) diikuti oleh tiga digit: dua digit pertama dikalikan dengan 100 memberikan perkiraan massa molekul inti polioksipropilena, dan digit terakhir dikalikan dengan 10 memberikan persentase kandungan polioksietilena (misalnya P407 = poloksamer dengan massa molekul polioksipropilena 4000 g/mol dan kandungan polioksietilena 70%). Untuk nama dagang Pluronic dan Synperonic, pengkodean kopolimer ini dimulai dengan huruf untuk menentukan bentuk fisiknya pada suhu kamar (L = cair, P = pasta, F = serpihan (padat)) diikuti oleh dua atau tiga digit. Digit pertama (dua digit dalam angka tiga digit) dalam penunjukan numerik, dikalikan dengan 300, menunjukkan perkiraan berat molekul hidrofob; dan digit terakhir x 10 menunjukkan persentase kandungan polioksietilena (misalnya, L61 menunjukkan massa molekul polioksipropilena sebesar 1800 g/mol dan kandungan polioksietilena sebesar 10%). Dalam contoh yang diberikan, poloksamer 181 (P181) = Pluronic L61 dan Synperonic PE/L 61.
Sifat umum
 Poloksamer  Formula  MW (Da) HLB  Sumber L31  PEO2PPO16PEO2  1100  1-7   L61  PEO2PPO30PEO2  2000  3    L81  PEO3PPO43PEO3  2750  2    L101  PEO4PPO59PEO4  3800  1     L121  PEO5PPO68PEO5  4400  1    L42  -  1630  7-12     L62  PEO8PPO30PEO8  2500  1-7      L72  -  2750  1-7    L92  PEO14PPO50PEO14  3650  -    L122  -  5000  1-7    L43  -  1850  7-12     L63  -  2650  7-12    P103  PEO17PPO60PEO17  4950  7-12     P123  PEO20PPO69PEO20  5750  7-12     L44  -  2200  12-18     L64  PEO13PPO30PEO13  2900  12-18     P84  PEO19PPO43PEO19  4200  12-18    P104  PEO27PPO61PEO27  5900  12-18    L35  PEO11PPO16PEO11  1900  18-23     P65  PEO18PPO25PEO18  3400  12-18    P75  -  4150  12-18      P85  PEO26PPO40PEO26  4600  12-18     P105  PEO37PPO56PEO37  6500  12-18     F77  -  6600  >24      F87  PEO61PPO40PEO61  7700  >24     F127  PEO100PPO65PEO100  12600  18-23     F38  PEO42PPO16PEO42  4700  >24    F68  PEO76PPO29PEO76  8400  >24      F88  PEO103PPO39PEO103  11400  >24     F98  PEO118PPO45PEO118  13000  >24      F108  PEO132PPO50PEO132  14600  >24    

Miselisasi dan transisi fase
Karakteristik penting dari larutan poloksamer adalah sifatnya yang bergantung pada suhu dan perilaku termo-gelling. Larutan poloksamer berair pekat berbentuk cair pada suhu rendah dan membentuk gel pada suhu yang lebih tinggi dalam proses reversibel. Transisi yang terjadi dalam sistem ini bergantung pada komposisi polimer (berat molekul dan rasio molar hidrofilik/hidrofobik).

Pada suhu dan konsentrasi rendah (di bawah suhu misel kritis dan konsentrasi misel kritis), kopolimer blok individual (unimer) hadir dalam larutan. Di atas nilai-nilai ini, agregasi unimers individual terjadi dalam proses yang disebut miselisasi. Agregasi ini didorong oleh dehidrasi blok polioksipropilena hidrofobik yang secara progresif menjadi kurang larut seiring dengan peningkatan konsentrasi polimer atau suhu. Agregasi beberapa unimers terjadi untuk meminimalkan interaksi blok PPO dengan pelarut. Dengan demikian, inti agregat terbuat dari blok yang tidak larut (polioksipropilena), sementara bagian yang larut (polioksietilena) membentuk cangkang misel.

Mekanisme pada miselisasi pada kesetimbangan telah terbukti bergantung pada dua waktu relaksasi: (1) yang pertama dan tercepat (puluhan skala mikrodetik) sesuai dengan pertukaran unimer antara misel dan larutan massal dan mengikuti model Aniansson-Wall (penyisipan dan pengeluaran rantai polimer tunggal selangkah demi selangkah), dan (2) yang kedua dan jauh lebih lambat (dalam kisaran milidetik) dikaitkan dengan pembentukan dan pemecahan seluruh unit misel yang mengarah pada keseimbangan ukuran misel akhir.

Selain misel bulat, misel memanjang atau seperti cacing juga dapat terbentuk. Geometri akhir akan bergantung pada biaya entropi peregangan blok, yang secara langsung terkait dengan komposisinya (ukuran dan rasio polioksipropilena/polioksietilena). Mekanisme yang terlibat dalam transformasi bentuk berbeda dibandingkan dengan dinamika miselisasi. Dua mekanisme diusulkan untuk transisi bola ke batang dari misel kopolimer blok, di mana pertumbuhan misel dapat terjadi melalui (A) fusi/fragmentasi misel atau (B) fusi/fragmentasi misel dan pertukaran unimer secara bersamaan, diikuti oleh penghalusan struktur seperti batang.

Dengan peningkatan suhu dan/atau konsentrasi yang lebih tinggi, fenomena lain dapat terjadi seperti pembentukan mesofase yang sangat teratur (kubik, heksagonal, dan lamelar). Akhirnya, dehidrasi lengkap dari blok polioksipropilena dan runtuhnya rantai polioksietilena akan menyebabkan pengaburan dan/atau pemisahan fase makroskopis. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ikatan hidrogen antara polioksietilena dan molekul air rusak pada suhu tinggi dan polioksietilena juga menjadi tidak larut dalam air.

Transisi fase juga dapat sangat dipengaruhi oleh penggunaan aditif seperti garam dan alkohol. Interaksi dengan garam terkait dengan kemampuannya untuk bertindak sebagai pembuat struktur air (salting-out) atau pemecah struktur air (salting-in). Garam salting-out meningkatkan hidrasi diri air melalui ikatan hidrogen dan mengurangi hidrasi kopolimer, sehingga mengurangi suhu misel kritis dan konsentrasi misel kritis. Elektrolit salting-in mengurangi hidrasi diri air dan meningkatkan hidrasi polimer, sehingga meningkatkan suhu misel kritis dan konsentrasi misel kritis. Garam yang berbeda telah dikategorikan oleh seri Hofmeister menurut kekuatan salting-out mereka. Diagram fase yang berbeda yang mengkarakterisasi semua transisi ini telah dibangun untuk sebagian besar poloksamer menggunakan berbagai macam teknik eksperimental (misalnya SAXS, Differential scanning calorimetry, pengukuran viskositas, hamburan cahaya).

Penggunaan
Karena strukturnya yang amfifilik, polimer tersebut memiliki sifat surfaktan yang membuatnya berguna dalam aplikasi industri. Antara lain, polimer tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan air dari zat-zat yang bersifat hidrofobik dan berminyak atau meningkatkan daya campur dua zat dengan sifat hidrofobik yang berbeda. Karena alasan ini, polimer tersebut umumnya digunakan dalam aplikasi industri, kosmetik, dan farmasi. Polimer tersebut juga telah dievaluasi untuk berbagai aplikasi penghantaran obat dan terbukti dapat meningkatkan kepekaan kanker yang resistan terhadap obat terhadap kemoterapi.

Dalam aplikasi bioproses, poloksamer digunakan dalam media kultur sel karena efek bantalan selnya karena penambahannya menghasilkan kondisi geser yang tidak terlalu menegangkan bagi sel-sel dalam reaktor. Ada beberapa jenis poloksamer yang tersedia secara komersial khusus untuk kultur sel, termasuk Kolliphor P 188 Bio.

Dalam ilmu material, poloksamer P123 baru-baru ini digunakan dalam sintesis bahan-bahan mesopori, termasuk SBA-15.

Dalam ilmu koloid, poloxamer tertentu seperti Pluronic F-108 atau Pluronic F-127, digunakan sebagai penstabil sterik untuk mencegah koalesensi dan/atau mengurangi agregasi. Dalam kasus koloid hidrofobik, blok hidrofobik bagian dalam poloxamer diserap ke dalam koloid sementara dua ekor hidrofilik tetap tersuspensi dalam larutan, sehingga menciptakan penghalang sterik.

Jika dicampur dengan air, larutan poloksamer pekat dapat membentuk hidrogel. Gel ini dapat diekstrusi dengan mudah, bertindak sebagai pembawa partikel lain, dan digunakan untuk robocasting.

Efek biologis

Penelitian yang dipimpin oleh Kabanov baru-baru ini menunjukkan bahwa beberapa polimer ini, yang awalnya dianggap sebagai molekul pembawa inert, memiliki efek yang sangat nyata pada sistem biologis terlepas dari obat yang diangkutnya. Poloksamer telah terbukti dapat menyatu ke dalam membran sel yang memengaruhi mikroviskositas membran. Polimer tampaknya memiliki efek terbesar saat diserap oleh sel sebagai unimer daripada sebagai misel.

Pada sel kanker yang resistan terhadap banyak obat
Poloksamer telah terbukti lebih suka menargetkan sel kanker, karena perbedaan membran sel-sel ini jika dibandingkan dengan sel nonkanker. Poloksamer juga telah terbukti menghambat protein MDR dan transporter efluks obat lain pada permukaan sel kanker; protein MDR bertanggung jawab atas efluks obat dari sel dan karenanya meningkatkan kerentanan sel kanker terhadap agen kemoterapi seperti doksorubisin.

Efek lain dari polimer pada sel kanker adalah penghambatan produksi ATP pada sel kanker yang resistan terhadap berbagai obat (MDR). Polimer tampaknya menghambat protein pernapasan I dan IV, dan efek pada respirasi tampaknya selektif untuk sel kanker MDR, yang dapat dijelaskan oleh perbedaan sumber bahan bakar antara sel MDR dan sel sensitif (masing-masing asam lemak dan glukosa).

Poloksamer juga terbukti meningkatkan sinyal proto-apoptotik, menurunkan pertahanan anti-apoptoik pada sel MDR, menghambat sistem detoksifikasi glutation/glutation S-transferase, menginduksi pelepasan sitokrom C, meningkatkan spesies oksigen reaktif dalam sitoplasma, dan menghapuskan sekuestrasi obat dalam vesikel sitoplasma.

Pada faktor nuklir kappa B
Poloksamer tertentu seperti P85 terbukti tidak hanya mampu mengangkut gen target ke sel target, tetapi juga meningkatkan ekspresi gen. Poloksamer tertentu, seperti P85 dan L61, juga terbukti merangsang transkripsi gen NF kappaB, meskipun mekanisme yang digunakan untuk mencapainya saat ini belum diketahui, kecuali P85 yang terbukti menginduksi fosforilasi kappa penghambat.

Potensi degradasi melalui sonikasi
Wang dkk. melaporkan bahwa larutan poloksamer 188 (Pluronic F-68) dan poloksamer 407 (Pluronic F-127) dalam air yang disonikasi dengan atau tanpa adanya karbon nanotube berdinding banyak (MWNT) dapat menjadi sangat beracun bagi sel yang dikultur. Selain itu, toksisitas berkorelasi dengan degradasi sonolitik polimer.

Referensi

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar
 Video Poloxamer-188: A Revolutionary Approach to Healing Injury

Kategori:Surfaktan nonionik
Kategori:Polimer