Εμβολιασμένο θερμο-αποκρινόμενο υδροπήκτωμα αλγινικού για μεταφορά φαρμακευτικών μέσων

• Κύριος συγγραφέας: Βαρσάμη, Σεβίλλη-Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Varsami, Sevilli-Maria
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Υδροπηκτώματα; Υδρογέλες; Πολυμερή; Αλγινικό νάτριο; Σύστημα απελευθέρωσης φαρμάκου; Ρεολογία; Διόγκωση δικτύου; Διάβρωση δικτύου; Θερμο-απόκριση; Hydrogels; Polymers; Sodium alginate; PNIPAM; Drug release system; Rheology; Swelling; Erosion; Thermo-response; LCST; SEM

Τις τελευταίες δεκαετίες τα υδροπηκτώματα από φυσικούς πολυσακχαρίτες έχουν τραβήξει το επιστημονικό και ερευνητικό ενδιαφέρον καθώς αποτελούν εξαιρετικά υλικά για βιοϊατρικές εφαρμογές, ιδιαίτερα ως συστήματα μεταφοράς φαρμακευτικών ουσιών, λόγω της βιοσυμβατότητας τους και την ικανότητα βιοδιάσπασης. Συγκεκριμένα, οι πολυσακχαρίτες αλγινικού μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν λόγω των ενεργών ομάδων που φέρουν τα μονομερή τους και να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο (3D) δίκτυο, μέσω φυσικών, μη-ομοιοπολικών δεσμών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, η τροποποίηση έγινε με τη διαδικασία «εμβολιασμός σε» (grafting onto). Σύμφωνα με αυτή, πάνω την κύρια αλυσίδα αλγινικού (backbone) εμβολιάστηκαν θερμο-αποκρινόμενες αλυσίδες P(NIPAM80-co-NtBAM20). Συνεπώς, το υλικό το οποίο μελετάται είναι το NaAlg-g-P(NIPAM80-co-NtBAM20), το οποίο παρουσιάζει κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης (LCST) στους 20℃, εξαιτίας των εμβολιασμένων πλευρικών αλυσίδων και πάνω από αυτή τη θερμοκρασία εμφανίζει μετάβαση από υγρό σε πήκτωμα. Επιπλέον, κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων μελετήθηκαν τρία συστήματα του υλικού τα οποία διαφέρουν μεταξύ τους ως προς την ποσότητα κατιόντων ασβεστίων Ca2+. Τα Ca2+ αλληλεπιδρούν ιοντικά με τις καρβοξυλικές ομάδες της κύριας αλυσίδας αλγινικού, σχηματίζοντας το φαινόμενο egg-box. Το αποτέλεσμα είναι να υπάρχει συνέργεια υδρόφοβων (LCST) και ιοντικών (egg-box) αλληλεπιδράσεων για τη δημιουργία του δικτύου του υδροπηκτώματος. Τα δίκτυα φυσικών υδρογελών μπορούν να επιδείξουν ευρύ φάσμα μηχανικών ιδιοτήτων, που οφείλονται στην ευελιξία του τρόπου διασταύρωσης. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα λεγόμενα ενέσιμα πηκτώματα που μπορούν να ρέουν μέσα από μια σύριγγα λόγω της ικανότητας ρεολέπτυνσης. Για τον λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε μια σειρά ρεολογικών πειραμάτων με στόχο τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων των συστημάτων και την απόκρισή τους στη θερμοκρασία. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πειράματα διάβρωσης και διόγκωσης του δικτύου των συστημάτων. Αυτά είναι απαραίτητα για την προσπάθεια προσδιορισμού του βασικού μηχανισμού που ακολουθεί η αποδέσμευση της φαρμακευτικής ουσίας από το δίκτυο. Αν ο κύριος μηχανισμός εξαρτάται από τη διόγκωση του δικτύου τότε οι στερικές παρεμποδίσεις του πλέγματος δεν λαμβάνουν σημαντικό ρόλο και η φαρμακευτική ουσία διαχέεται στο περιβάλλον. Αν οι στερικές παρεμποδίσεις όμως είναι σημαντικές τότε η ουσία θα απελευθερωθεί στο περιβάλλον της όταν πλέον το δίκτυο του υδροπηκτώματος θα έχει διαβρωθεί. Επιπλέον, έγινε παρατήρηση του υλικού από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) για την πιστοποίηση ύπαρξης πόρων σε αυτό. Τέλος, πραγματοποιήθηκε πείραμα προσομοίωσης απελευθέρωσης φαρμακευτικής ουσίας. Σαν φαρμακευτική ουσία χρησιμοποιήθηκε η ροδαμίνη Β (RhB) η οποία μιμείται ικανοποιητικά τη διάχυση φαρμακευτικών ουσιών μικρού μεγέθους μορίων. Η προσομοίωση έγινε και στα τρία συστήματα διαφορετικής ποσότητας Ca2+ σε φυσιολογική θερμοκρασία σώματος, 37℃.