Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13599
Title: Ανάπτυξη βιοσυμβατών υδροπηκτωμάτων με τροποποιημένους πολυσακχαρίτες
Other Titles: Development of biocompatible hydrogels via polysaccharide modification
Authors: Σαφάκας, Κωνσταντίνος
Keywords: Υδροπηκτώματα
Ενέσιμα φάρμακα
Βιοσυμβατά
Keywords (translated): Hydrogels
Injectable drugs
Biocompatible
Abstract: Ορισμένα υδροπηκτώματα διαθέτουν ιδιότητες που τα καθιστούν ιδανικούς υποψήφιους για χρήση στον τομέα της βιοϊατρικής. Την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας τα τελευταία χρόνια έχουν προσελκύσει τα υδροπηκτώματα των φυσικών πολυσακχαριτών καθώς μοιάζουν με τα συστατικά που υπάρχουν στον εξωκυττάριο χώρο των οργανισμών. Το αλγινικό νάτριο (NaAlg) είναι ένας από τους πιο γνωστούς φυσικούς πολυσακχαρίτες. Είναι ένα γραμμικό βιοπολυμερές που αποτελείται από συστάδες γουλουρονικού και μαννουρονικού οξέος, ενώ τα υδροπηκτώματα που έχουν ως βάση το NaAlg παρουσιάζουν βιοσυμβατότητα και μη τοξικότητα, καθιστώντας τα ιδανικά για εφαρμογές όπως η μεταφορά φαρμάκων, καλλιέργεια και μεταφορά κυττάρων, ανάπλαση ιστών. Η εισαγωγή θερμο-ευαίσθητων πολυμερών στο NaAlg οδηγεί σε «έξυπνα» συστήματα με θερμο-αποκρινόμενη συμπεριφορά μετάβασης από διάλυμα σε πήκτωμα (T gel ). Για να χαρακτηριστεί ένα υδροπήκτωμα ενέσιμο πρέπει να αποκρίνεται στον ρυθμό διάτμησης και σε θερμοκρασία δωματίου να είναι ασθενές ώστε να γίνεται η ενσωμάτωση και η ασφαλής μεταφορά κυττάρων και φαρμάκων στον ανθρώπινο οργανισμό κατά την ένεση, και σε φυσιολογική θερμοκρασία (37 o C) μετά την ένεση να σχηματίζεται ένα ισχυρό πήκτωμα. Επομένως, είναι επιθυμητή η μετατόπιση της θερμοκρασίας σχηματισμού υδροπηκτώματος (T gel ) ώστε να λαμβάνει τιμές πλησίον (ή και μικρότερες) της θερμοκρασίας περιβάλλοντος οδηγώντας στη δημιουργία ενός ισχυρού πηκτώματος σε θερμοκρασία εντός του οργανισμού, αποσκοπώντας σε μία ομαλή μετάβαση από την ιξωδοελαστική στην ελαστική συμπεριφορά. Συνεπώς, το σύστημα πρέπει να διέπεται από τον ίδιο μηχανισμό χαλάρωσης αλλάζοντας από ένα δυναμικό σύστημα σε ένα «παγωμένο», αυξανομένης της θερμοκρασίας. Στόχος αυτής της εργασίας ήταν η σύνθεση και η μελέτη ενέσιμων υδροπηκτωμάτων από εμβολιασμένα συμπολυμερή τύπου κτένας που έχουν ως κεντρικό σκελετό το NaAlg και πλευρικές αλυσίδες αμινοδραστικοποιημένα ομοπολυμερή πολυ(Ν- ισοπροπυλακρυλαμίδιου) (PNIPAM) ή/και συμπολυμερή αυτού με το υδρόφοβο Ν- τερτ-βουτυλοακρυλαμίδιο (NtBAM). Για το σκοπό αυτό, έγινε η μελέτη των ρεολογικών ιδιοτήτων των υδροπηκτωμάτων αυτών για την διερεύνηση της 9απόκρισης στην θερμοκρασία και την διάτμηση. Η τελική διαπίστωση είναι ότι με απλή χημεία είναι εφικτός ο εμπλουτισμός των πλευρικών αλυσίδων με το υδρόφοβο μονομερές NtBAM, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η ρύθμιση της θερμοκρασίας σχηματισμού υδροπηκτώματος και ο καθορισμός των ρεολογικών ιδιοτήτων, καθώς και το σχηματισμό ενός ισχυρότερου υδροπηκτώματος το οποίο πληροί τις προϋποθέσεις ώστε να χαρακτηριστεί ενέσιμο.
Abstract (translated): Some hydrogels have properties that make them ideal candidates for use in biomedical engineering. The attention of the scientific community in recent years has been attracted by hydrogels of natural polysaccharides, as they resemble the ingredients that exist in the extracellular matrix of living organisms. Sodium alginate (NaAlg) is one of the best-known natural polysaccharides. It is a linear biopolymer made up of guluronic and mannuronic acid clusters, while NaAlg-based hydrogels also presents biocompatibility and non-toxicity, making them ideal for applications such as cell and drug encapsulation and delivery and tissue engineering. The prelusion of thermo-sensitive polymers in NaAlg leads to smart materials with thermo-responsive behavior and sol to gel transition temperature (T gel ). In order to be considered injectable a hydrogel must respond to the shear rate, be weak at room temperature so that cells and drugs can be encapsulated and safely transferred during injection and form a strong gel in normal temperature (37 o C) after injection. It is therefore desirable to shift the hydrogel formation temperature (T gel ) to values near (or even smaller) of room temperature, leading to the creation of a strong gel at temperature within the organism and aiming at a smooth transition from viscoelastic to elastic behavior. Because of this the system must be governed by the same relaxation mechanism, changing from a dynamic system to a "frozen" one when temperature increases. The aim of this work was the synthesis and study of injectable hydrogels from graft comb type copolymers which have NaAlg as backbone and amino-functionalized homopolymers poly(N-isopropyl acrylamide) (PNIPAM) and/or copolymers of it with hydrophobic N-tert-butyloacrylamide (NtBAM) as side chains. For this purpose, the rheological properties of these hydrogels were studied to investigate the temperature and shear response. The final observation is that with simple chemistry, it is possible to enrich the side chains with the hydrophobic NtBAM monomer, so that the temperature of the hydrogel formation can be adjusted and the rheological properties are determined, as well as the formation of a stronger hydrogel which fulfils the conditions to qualify for injection.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
master safakas teliko.pdf3.23 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.