Thermodynamics, processing, and repellent release characteristics of the polymer/mosquito repellent system poly(lactic acid) (PLA)/ethyl butylacetylaminopropionate (IR3535)

Abstract

The biopolymer poly(L-lactic acid) (PLLA) and the bio-repellent ethyl butylacetylaminopropionate (IR3535) were investigated to obtain wearable devices with longer protection against mosquito bites and mosquito-borne diseases. The thermodynamic miscibility, crystallization behaviors, industrial processing and repellent release characteristics of the PLLA/IR3535 system were studied. Non-crystallizable poly(L,D-lactic acid) (PDLLA) and IR3535 are miscible in the full composition range, while demixing for crystallizable PLLA and IR3535 occurs due to crystallization-based solid-liquid phase separation. PLLA scaffolds formed after demixing host the repellent in the intra- and interspherulitic pores, with the pore sizes tunable by crystallization temperature and polymer content. Melt extrusion, 3D printing and electrospinning were applied for the PLLA/IR3535 mixtures to obtain different geometric products. The repellent release kinetics indicate lower release rates at different time scales.

Das Biopolymer Poly(L-lactid) (PLLA) und der Bio-Mückenschutz Ethylbutylacetylaminopropionat (IR3535) wurden untersucht, um tragbare Elemente mit längerem Schutz gegen Mückenstiche und deren Krankheiten zu erhalten. Die thermodynamische Mischbarkeit, die Kristallisation, die industrielle Verarbeitung und die Freisetzung des PLLA/IR3535-Systems wurden untersucht. Amorphes Poly(L,D-Lactid) (PDLLA) und IR3535 sind im gesamten Zusammensetzungsbereich mischbar, während bei kristallisierbarem PLLA und IR3535 eine Entmischung aufgrund der Kristallisation auftritt (Fest-Flüssig-Phasentrennung). Die PLLA-Gerüste beinhalten das Abwehrmittel in den intra- und intersphärulitischen Poren, wobei deren Größe durch Kristallisationstemperatur und Polymergehalt einstellbar sind. Für die Mischungen wurden Extrusion, 3D-Druck und Elektrospinning angewendet, um unterschiedliche Produkte zu erhalten. Die Freisetzung des Abwehrmittels weist auf niedrige Freisetzungsraten hin, in verschiedenen Zeitskalen.