Sintesi di polimeri acrilici degradabili attraverso copolimerizzazione radicalica con disulfidi ciclici

The development of polymeric materials that degrade into small fragments at the end of their useful life has gained increasing importance in recent years. One of the most promising strategies to obtain benign-by-design polymers involves the introduction of cleavable bonds within the polymer backbone. These bonds should not alter the physical and mechanical properties of the material during use but should enable degradation through appropriate stimuli. This thesis focuses on the synthesis of degradable acrylic polymers, with the aim of analyzing the effect of their composition on degradability. Specifically, a library of copolymers based on butyl acrylate and α-lipoic acid (LA) was synthesized, with varying molar masses and molar ratios of the two (co)monomers. The incorporation of LA into the polyacrylic chains allows for the introduction of degradable disulfide bonds. In order to control the molar mass and composition of the copolymers, the reversible addition–fragmentation chain-transfer polymerization (RAFT) technique was used. The copolymers were characterized using NMR, size exclusion chromatography (SEC), and cyclic voltammetry. The latter allowed for the assessment of disulfide bond incorporation and its correlation with the results of degradation studies of the copolymers in the presence of a reducing agent. Finally, the data obtained were compared with a model molecule containing a single disulfide bond, synthesized to evaluate the influence of the polymeric structure on the properties of such a bond.

Lo sviluppo di materiali polimerici degradabili in piccoli frammenti al termine della loro vita utile ha acquisito sempre più importanza negli ultimi anni. Una delle strategie più promettenti per ottenere polimeri benign-by-design consiste nell’introduzione di legami scindibili all’interno della catena principale, che non alterino le proprietà fisico-meccaniche del materiale polimerico durante l’uso, ma che ne permettano la degradazione attraverso opportuni stimoli. Questa tesi si focalizza sulla sintesi di polimeri acrilici degradabili, con l’obiettivo di analizzare l’effetto della loro composizione sulla degradabilità. Nello specifico è stata sintetizzata una libreria di copolimeri a base di butil acrilato e acido-a-lipoico (LA), con diverse masse molari e frazioni molari dei due (co)monomeri. L’incorporazione di LA nelle catene poliacriliche permette di introdurre legami disolfuro degradabili. Al fine di controllare la massa molare e composizione dei copolimeri è stata utilizzata la tecnica di polimerizzazione per trasferimento reversibile di ù addizione-rammentazione (RAFT). I copolimeri sono stati caratterizzati tramite NMR, cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC) e voltammetria ciclica. Quest’ultima ha permesso di valutare l’incorporazione di legami disolfuro e di correlarla ai risultati di studi di degradabilità dei copolimeri per effetto di un agente riducente. Infine, i dati ottenuti sono stati comparati con una molecola modello contenente un solo legame disolfuro, sintetizzata per valutare l’influenza della struttura polimerica sulle proprietà di tale legame.