Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin

The main idea of the present thesis is the examination of hydrogels for their use as drug carriers in drug delivery systems. Hydrogels are three-dimensional structures, composed of organic resources that have a very high swelling ability in aqueous solutions. Due to their special physical and chemic...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά
Άλλοι συγγραφείς: Chalkia, Antonia-Nafsika
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/16518
id nemertes-10889-16518
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Hydrogel
Ketoconazole
Drug release modelling
Swelling modeling
Υδρογέλη
Κετοκονοζόλη
Μοντελοποίηση απελευθέρωσης δραστικής
Μοντελοποίηση διόγκωσης
spellingShingle Hydrogel
Ketoconazole
Drug release modelling
Swelling modeling
Υδρογέλη
Κετοκονοζόλη
Μοντελοποίηση απελευθέρωσης δραστικής
Μοντελοποίηση διόγκωσης
Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά
Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
description The main idea of the present thesis is the examination of hydrogels for their use as drug carriers in drug delivery systems. Hydrogels are three-dimensional structures, composed of organic resources that have a very high swelling ability in aqueous solutions. Due to their special physical and chemical properties, such as flexibility, swell-ability, softness, and biocompatibility there is growing research interest in their synthesis, swelling and drug release mechanisms, all three of which are discussed in this thesis. The synthesis of hydrogels involves physical, chemical and hybrid bonding and can be comprised of natural or synthetic polymers. Cross-linking agents are also used for a better stability and structure of the hydrogel network, while several mechanisms can be employed to enhance the gel’s properties and expand the variety of the drugs that can be possibly carried. In this work, salt carboxymethylcellu-lose (NaCMC) is chosen as the polymer for the hydrogel synthesis, citric acid is used as a cross-linking agent, while samples of unenhanced and enhanced hydrogels with β-cyclodextrin were prepared and contrasted. The ability to display a measurable change in volume by swelling, in response to external stimuli is a fundamental property of hydrogels. Their swelling behavior may be described using many different models. Understanding these models, and the situations in which they may apply, is important with regard to the use of these materials. Most dynamic gel swelling models are based on Fick’s law of dif-fusion, while others exhibit non-Fickian behavior. The time-dependent concentration profile of the diffusing hydrogels was measured and modeled by comparing two different swelling kinetic equations: the Peppas equation and the second kinetic equation of diffusion. Hydrogels can also be used in drug delivery. Hydrogel delivery systems can leverage therapeutically beneficial outcomes of drug delivery and have found clinical use. Hydrogels can provide spatial and temporal control over the release of various therapeutic agents, including small-molecule drugs, mac-romolecular drugs and cells. Their effectiveness may be extended via several mechanisms such as drug-hydrogel interactions and gel-network engineering, while remote or endogenous triggers can control the drug delivery and release. The drug release kinetics and mechanisms of samples with dif-ferent concentrations were studied and contrasted. The experiments were conducted using two dif-ferent bioactive compounds with different hydrophobicity: ketoconazole and fluconazole, obtaining different results depending on the hydrophobicity of each drug
author2 Chalkia, Antonia-Nafsika
author_facet Chalkia, Antonia-Nafsika
Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά
author Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά
author_sort Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά
title Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
title_short Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
title_full Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
title_fullStr Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
title_full_unstemmed Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
title_sort preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16518
work_keys_str_mv AT chalkiaantōnianausika preparationcharacterizationanddrugreleasefromsodiumcarboxymethulcellulosehydrogelswithbcyclodextrin
AT chalkiaantōnianausika paraskeuēcharaktērismoskaiapodesmeusēpharmakouapoydrogeleskarboxymethylokyttarinēsnatriouenischymenesmebkyklodextrinē
_version_ 1771297171486801920
spelling nemertes-10889-165182022-09-05T06:58:26Z Preparation, characterization and drug release from sodium carboxymethul cellulose hydrogels with β-cyclodextrin Παρασκευή, χαρακτηρισμός και αποδέσμευση φαρμάκου από υδρογέλες καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης νατρίου ενισχυμένες με β-κυκλοδεξτρίνη Χαλκιά, Αντωνία-Ναυσικά Chalkia, Antonia-Nafsika Hydrogel Ketoconazole Drug release modelling Swelling modeling Υδρογέλη Κετοκονοζόλη Μοντελοποίηση απελευθέρωσης δραστικής Μοντελοποίηση διόγκωσης The main idea of the present thesis is the examination of hydrogels for their use as drug carriers in drug delivery systems. Hydrogels are three-dimensional structures, composed of organic resources that have a very high swelling ability in aqueous solutions. Due to their special physical and chemical properties, such as flexibility, swell-ability, softness, and biocompatibility there is growing research interest in their synthesis, swelling and drug release mechanisms, all three of which are discussed in this thesis. The synthesis of hydrogels involves physical, chemical and hybrid bonding and can be comprised of natural or synthetic polymers. Cross-linking agents are also used for a better stability and structure of the hydrogel network, while several mechanisms can be employed to enhance the gel’s properties and expand the variety of the drugs that can be possibly carried. In this work, salt carboxymethylcellu-lose (NaCMC) is chosen as the polymer for the hydrogel synthesis, citric acid is used as a cross-linking agent, while samples of unenhanced and enhanced hydrogels with β-cyclodextrin were prepared and contrasted. The ability to display a measurable change in volume by swelling, in response to external stimuli is a fundamental property of hydrogels. Their swelling behavior may be described using many different models. Understanding these models, and the situations in which they may apply, is important with regard to the use of these materials. Most dynamic gel swelling models are based on Fick’s law of dif-fusion, while others exhibit non-Fickian behavior. The time-dependent concentration profile of the diffusing hydrogels was measured and modeled by comparing two different swelling kinetic equations: the Peppas equation and the second kinetic equation of diffusion. Hydrogels can also be used in drug delivery. Hydrogel delivery systems can leverage therapeutically beneficial outcomes of drug delivery and have found clinical use. Hydrogels can provide spatial and temporal control over the release of various therapeutic agents, including small-molecule drugs, mac-romolecular drugs and cells. Their effectiveness may be extended via several mechanisms such as drug-hydrogel interactions and gel-network engineering, while remote or endogenous triggers can control the drug delivery and release. The drug release kinetics and mechanisms of samples with dif-ferent concentrations were studied and contrasted. The experiments were conducted using two dif-ferent bioactive compounds with different hydrophobicity: ketoconazole and fluconazole, obtaining different results depending on the hydrophobicity of each drug Η κύρια ιδέα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση των υδρογελών για την χρήση τους ως φορείς φαρμάκων. Οι υδρογέλες είναι τρισδιάστατες δομές, αποτελούμενες από οργανικές ύλες, οι οποίες έχουν μια αρκετά μεγάλη ικανότητα διόγκωσης σε υδατικά διαλύματα. Λόγω των ει-δικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους, όπως η ευκαμψία, η ικανότητα διόγκωσης, η απαλότητα και η βιοσυμβατότητα, έχει παρατηρηθεί ένα συνεχώς αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον για την σύνθεσή τους και τους μηχανισμούς διόγκωσης και απελευθέρωσης φαρμάκων, αντικείμενα τα ο-ποία θα αναλυθούν εκτενώς στην εργασία. Η σύνθεση των υδρογελών γίνεται με φυσικούς, χημικούς και υβριδικούς δεσμούς και περιλαμ-βάνει είτε φυσικά, είτε χημικά πολυμερή. Ακόμη, παράγοντες διασύνδεσης χρησιμοποιούνται για την βελτίωση της σταθερότητας και της δομής του πολυμερικού δικτύου των πολυμερών, ενώ διάφοροι μηχανισμοί μπορούν να εκμεταλλευτούν για να βελτιστοποιηθούν οι ιδιότητες του gel και να επε-κταθεί η ποικιλία των φαρμάκων που μπορούν να μεταφερθούν. Στην παρούσα διπλωματική, χρησι-μοποιήθηκε άλας καρβοξυμεθυλοκυταρρίνης (NaCMC) ως συνθετικό πολυμερές, καθώς και κιτρικό οξύ ως παράγοντας διασύνδεσης, ενώ τα δείγματα που παρασκευάστηκαν ήταν είτε εμπλουτισμένα , είτε μη-εμπλουτισμένα με β-κυκλοδεξτρίνη, με σκοπό την σύγκριση και τον προσδιορισμό της επί-δρασής της. Η ικανότητα να των υδρογελών να επιδεικνύουν μια μετρήσιμη αλλαγή στον όγκο τους μέσω της διόγκωσης, σε απόκριση εξωτερικών ερεθισμάτων είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα του τέτοιου είδους πολυμερών. Η συμπεριφορά διόγκωσης τους μπορεί να περιγραφεί με την χρήση πολλών διαφορετι-κών μοντέλων. Η κατανόηση αυτών των μοντέλων και των περιπτώσεων στις οποίες εφαρμόζονται είναι σημαντική για την χρήση τους. Τα περισσότερα δυναμικά μοντέλα διογκώσεων των gel βασίζο-νται στον νόμο διάχυσης του Fick, ενώ μερικά παρουσιάζουν μη-Φικιανή συμπεριφορά. Το χρονο-εξαρτώμενο προφίλ της συγκέντρωσης των διαχυμένων δειγμάτων υδρογέλης που παρασκευάστη-καν, μετρήθηκαν και μοντελοποιήθηκαν μέσω της σύγκρισης δύο διαφορετικών εξισώσεων κινητικών διόγκωσης: την εξίσωση Peppas και της κινητικής εξίσωσης διάχυσης δεύτερης τάξης. Οι υδρογέλες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν και στην μεταφορά φαρμάκων. Συστήματα χορήγησης φαρμάκων μέσω υδρογελών μπορούν να αξιοποιήσουν τα θεραπευτικά ευεργετικά απο-τελέσματα της χορήγησης του φαρμάκου και έχουν κλινική χρήση. Οι υδρογέλες έχουν την ικανότητα να παρέχουν χωρικό και χρονικό έλεγχο στην αποδέσμευση διαφόρων θεραπευτικών παραγόντων, περιλαμβανομένων μικρών μοριακών φαρμάκων, μακρομοριακών φαρμάκων και κυττάρων. Η απο-τελεσματικότητά τους μπορεί να επεκταθεί μέσω διαφόρων μηχανισμών, όπως οι αλληλεπιδράσεις φαρμάκου-υδρογέλης και της μηχανικής δικτύου gel, ενώ απομακρυσμένα ή ενδογενή ερεθίσματα μπορούν να ελέγξουν την χορήγηση και την αποδέσμευση του φαρμάκου. Οι κινητικές απελευθέρω-σης του φαρμάκου και οι μηχανισμοί αυτών μελετήθηκαν μέσω δειγμάτων με διαφορετικές συγκε-ντρώσεις. Τα πειράματα διεξάχθηκαν χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές βιοδραστικές ουσίες: την κετοκοναζόλη και την φλουκοναζόλη, αποκτώντας διαφορετικά αποτελέσματα που εξαρτώνται από την υδροφοβία του κάθε φαρμάκου 2022-07-13T10:26:19Z 2022-07-13T10:26:19Z 2022-07-12 http://hdl.handle.net/10889/16518 en application/pdf