Ανάπτυξη pH/θερμο-ευαίσθητων σύνθετων συστημάτων πηκτώματος αλγινικού με πολυμερικά μικκύλια

Loading...
Thumbnail Image

Date

2024-05-23

Authors

Ηλιοπούλου, Αμαλία

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, η επιστήμη έχει επικεντρωθεί όλο και περισσότερο, σε υδροπηκτώματα που προέρχονται από φυσικά πολυμερή, που παρουσιάζουν ορισμένες ιδιότητες, παρόμοιες με αυτές των συστατικών που εμφανίζονται στο εξωκυττάριο περιβάλλον του ανθρώπινου οργανισμού. Τα υλικά αυτά, έχουν, σπουδαία εφαρμογή σε ποικίλες φαρμακευτικές, ιατρικές, βιολογικές εφαρμογές, καθώς εμφανίζουν τις ιδιότητες που χαρακτηρίζουν ένα βιοϋλικό. Δηλαδή, σαν φυσικής προέλευσης υλικά, δεν εμφανίζουν τοξικότητα, είναι βιοαποικοδομήσιμα και βιοσυμβατά, γεγονός που τα καθιστά υποψήφια συστήματα για την μεταφορά και την ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων στον ανθρώπινο οργανισμό. Σπουδαίο ενδιαφέρον, επίσης, εμφανίζουν τα υδροπηκτώματα που ανταποκρίνονται σε εξωτερικά ερεθίσματα, γνωστά και ως «έξυπνα» υλικά, τα οποία παρουσιάζουν αναστρέψιμες αλλαγές στις φυσικοχημικές ιδιότητες τους ή στα δομικά τους χαρακτηριστικά, όταν δεχτούν κάποιο εξωτερικό ερέθισμα, όπως είναι η θερμοκρασία, το pH, η ιοντική ισχύς, το φως κ.α. Τα υλικά αυτά, μπορεί να προέρχονται τόσο από συνθετικούς, όσο και από φυσικούς πόρους (π.χ. πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες). Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι τα υδροπηκτώματα από παράγωγα του αλγινικού οξέος, ενός φυσικού πολυσακχαρίτη, όπου αρκετές έρευνες έχουν ασχοληθεί με την αποκρισιμότητα τους, όταν τους ασκηθεί κάποιο εξωτερικό ερέθισμα, προκειμένου να μελετήσουν τις ιδιότητες τους, που θα τα καθιστούν ιδανικά υλικά για ποικίλες βιοϊατρικές εφαρμογές. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, σκοπός ήταν η μελέτη ενός συστήματος πηκτώματος/μικκυλίων ως προς την καταλληλόλητα του (π.χ. ιξωδοελαστικότητα, ενεσιμότητα, ελεγχόμενη αποδέσμευση φαρμάκων) για βιοϊατρικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε ένα «έξυπνο» σύνθετο ενέσιμο υδροπήκτωματα, το οποίο αποτελούταν από ένα διπλά εμβολιασμένο συμπολυμερές, τύπου κτένας, με κεντρικό σκελετό το αλγινικό νάτριο (NaAlg), στο οποίο ήταν εμβολιασμένα δυο διαφορετικά είδη πλευρικών αλυσίδων και συγκεκριμένα το ομοπολυμερές πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) (PNIPAM) και το τυχαίο συμπολυμερές πολυ [(N-ισοπροπυλακρυλαμίδιο)-co-(N-tert-βουτυλοακρυλαμίδιο)] P(NIPAM-co-NtBAM)), τα οποία εμφάνιζαν διαφορετική LCST (χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία διαλύματος), σε συνδυασμό με ένα δι-συσταδικό συμπολυμερές πολυ(2-βυνιλοπυριδίνη)-b-πολυ(αιθυλενοξείδιο) (P2VP-b-PEO), το οποίο εμφάνιζε pH αποκρισιμότητα, σχηματίζοντας πολυμερικά μικκύλια σε κατάλληλες συνθήκες pH. Το διπλά αυτό, εμβολιασμένο συμπολυμερές, λόγω των θερμοευαίσθητων πλευρικών του αλυσίδων, είχε την ικανότητα να αυτο-οργανώνεται σε υδροπήκτωμα, καθώς μετέβαινε από την κατάσταση sol στην gel, πάνω από μια κρίσιμη θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται «θερμοκρασία σχηματισμού υδροπηκτώματος» (Tgel). Επίσης, εμφάνιζε pH-ευαισθησία, αφού σε όξινο περιβάλλον παρουσίαζε μια σημαντική αύξηση της ελαστικότητας του, η οποία ήταν πιο έντονη σε θερμοκρασίες πιο χαμηλές από την θερμοκρασία σχηματισμού υδροπηκτώματος (Tgel), γεγονός όπου η sol-gel μετάβαση, μετατράπηκε σε soft gel (μαλακό) – strong gel (ισχυρό), λόγω της ύπαρξης δευτερογενών φυσικών διασυνδέσεων. Επιπρόσθετα, παρατηρήθηκε ότι δημιουργήθηκαν διαμοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων PNIPAM με τον μη φορτισμένο αλγινικό σκελετό, πιθανότητα λόγω της δημιουργίας δεσμών υδρογόνου, συμπέρασμα που προέκυψε εξαιτίας της μετατόπισης της θερμοκρασίας θερμο-πάχυνσης (thermothickening) σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ακολουθούμενη από διεύρυνση της ζώνης μετάβασης. Τα παραπάνω αποτελέσματα σε συνδυασμό με την ρεολογική συμπεριφορά (ρεολέπτυνση/shear-thinning) του μαλακού gel (soft gel) σε χαμηλές θερμοκρασίες, δίνει την δυνατότητα έγχυσης του υδροπηκτώματος, καθιστώντας το πιθανό υποψήφιο σύστημα για ποικίλες βιοϊατρικές εφαρμογές. Τελειώνοντας, το σύνθετο αυτό υδροπήκτωμα εμβολιασμένου συμπολυμερούς/ νανοσωματιδίων, μελετήθηκε σε διαφορετικά pH, ως προς την ικανότητα του να χρησιμοποιηθεί ως σύστημα για ελεγχόμενη χορήγηση και μεταφορά φαρμάκων.

Description

Keywords

Αλγινικό νάτριο, Εμβολιασμένο συμπολυμερές, Θερμο-αποκρισιμότητα, Αποκρισιμότητα στην διάτμηση, pH-ευαισθησία, Ελεγχόμενη μεταφορά φαρμάκων

Citation