Μελέτη διεργασιών εγκλεισμού δραστικών μορίων σε νανοσωματίδια πολυ(γαλακτικού οξέος) με χρήση της τεχνικής διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης

Ιατρού, Βασιλεία; Iatrou, Vasileia

dc.contributor.author	Ιατρού, Βασιλεία	el
dc.contributor.author	Iatrou, Vasileia	en
dc.date.accessioned	2016-04-13T11:19:56Z
dc.date.available	2016-04-13T11:19:56Z
dc.date.issued	2016-04-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42385
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9850
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πολυ(γαλακτικό οξύ)	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Θερμική ανάλυση	el
dc.subject	Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC)	el
dc.subject	p-κουμαρικό οξύ	el
dc.subject	p-μεθοξυκινναμικό οξύ	el
dc.title	Μελέτη διεργασιών εγκλεισμού δραστικών μορίων σε νανοσωματίδια πολυ(γαλακτικού οξέος) με χρήση της τεχνικής διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	A study on the encapsulation process of active compounds in poly(lactic acid) (PLA) nanoparticles using Differential Scanning Calorimetry (DSC)	en
heal.classification	Εγκλεισμός δραστικών μορίων σε νανοσωματίδια πολυ(γαλακτικού οξέος)	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-01
heal.abstract	Οι τεχνικές νανοεγκλεισμού βιοδραστικών μορίων έχουν ευρύ φάσμα εφαρμογών, καθώς βελτιώνουν τις φυσικοχημικές ιδιότητες των εγκλεισμένων ουσιών, βοηθούν στη στοχευμένη και ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων, καθώς και στην προστασία ασταθών/ευαίσθητων ενώσεων. Ο εγκλεισμός βιοδραστικών ουσιών αποτελεί ένα μεγάλο τομέα ερευνών τόσο στην Ιατρική, τη Φαρμακευτική όσο και στην Κοσμετολογία, όπου το πολυ(γαλακτικό οξύ) (PLA) αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πολυμερές, καθώς είναι ένα βιοσυμβατό, βιοαποικοδομήσιμο (biodegradable) υλικό, και μπορεί να προέρχεται από ανανεώσιμες πρώτες ύλες (bio-based). Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της δυνατότητας πρόβλεψης της απόδοσης εγκλεισμού (encapsulation efficiency) δραστικών ουσιών σε νανοσφαιρίδια πολυ(γαλακτικού οξέος) με τη χρήση της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC). Αυτό επιτεύχθηκε μέσω του υπολογισμού της διαλυτότητας/αναμειξιμότητας της ουσίας στο πολυμερές στη θερμοκρασία τήξης, εξετάζοντας φυσικά μείγματα δραστικής ουσίας:πολυμερούς σε αναλoγίες από 0% έως 50% (wt). Πιο αναλυτικά, δύο διαφορετικές ποιότητες πολυ(γαλακτικού οξέος) διαφορετικών μοριακών βαρών (Δείγμα Α, =41000 g/mol, Δείγμα Β, =138000 g/mol) χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή φυσικών μειγμάτων και νανοσωματιδίων. Οι δραστικές ουσίες που εγκλείστηκαν είναι το p-κουμαρικό οξύ και το p-μεθοξυκινναμικό οξύ, δύο παράγωγα του φαινολικού οξέος με αντιοξειδωτική δράση τα οποία παρουσιάζουν διαφορετική πολικότητα λόγω της παρουσίας υδροξυλίου στο p-κουμαρικό οξύ και την αντικατάσταση αυτού από μία μεθυλομάδα στο p-μεθοξυκινναμικό οξύ. Οι εγκλεισμοί τόσο των «κενών» όσο και των φορτωμένων με ουσία νανοσφαιριδίων (20 % ποσοστό φόρτωσης, drug loading) έγιναν σύμφωνα με την μέθοδο γαλακτωματοποίησης με ταυτόχρονη εξάτμιση του οργανικού διαλύτη. Η θερμική ανάλυση μέσω DSC και TGA (θερμοβαρυμετρική ανάλυση) πραγματοποιήθηκε για τον χαρακτηρισμό των πρώτων υλών, των νανοσωματιδίων και τον υπολογισμό της συμβατότητας και αναμειξιμότητας μεταξύ δραστικής ουσίας και πολυμερούς. Τα εγκλεισμένα νανοσωματίδια χαρακτηρίστηκαν αναφορικά με το μέγεθός τους, το δείκτη πολυδιασποράς και το ζ-δυναμικό μέσω της Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (Dynamic Loght Scattering, DLS). Τα DSC αποτελέσματα της υπολογισθείσας διαλυτότητας ουσίας:πολυμερούς συσχετίστηκαν με την απόδοση εγκλεισμού των νανοσωματιδίων. Διαπιστώθηκε συμφωνία μεταξύ των τιμών διαλυτότητας και του ποσοστού εγκλεισμού (άμεσος και έμμεσος υπολογισμός), υποδεικνύοντας ότι η Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης μπορεί να θεωρηθεί ένα γρήγορο και έγκυρο εργαλείο στα πρώτα στάδια σχεδιασμού μιας διεργασίας εγκλεισμού. Οι φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις ουσίας:πολυμερούς αποτυπώθηκαν κατά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων θερμικής ανάλυσης και επιβεβαιώθηκαν βάσει των πειραματικών τιμών απόδοσης εγκλεισμού. Αναλυτικότερα, η μεγαλύτερη διαλυτότητα/αναμειξιμότητα των δυο ουσιών παρατηρήθηκε στο πολυμερές μεγαλύτερου μοριακού βάρους =138000 g/mol (για το p-κουμαρικό οξύ η μέγιστη αναμειξιμότητα 4.763 %, και για το p-μεθοξυκινναμικό οξύ 10.966 %). Aντίστοιχο ήταν το αποτέλεσμα στα πειράματα εγκλεισμού με άμεση απόδοση εγκλεισμού για το p-κουμαρικό οξύ 13.71 % και έμμεση απόδοση εγκλεισμού 17.95 %. Για το p-μεθοξυκινναμικό οξύ επιτεύχθηκε άμεση απόδοση εγκλεισμού 63.23 % και έμμεση 56.28 %.	el
heal.abstract	Encapsulation of active ingredients in polymeric nanoparticles has tremendous potential, as it can enhance penetration for a better efficacy, help target specific cells thus resulting in better drug delivery, as well as protect unstable/sensitive compounds. Nanoencapsulation of active ingredients has been extensively studied in Medicine, Pharmaceutical and Cosmetics fields, where poly(lactic acid) (PLA) is a widely used polymer, as it is a biocompatible, biodegradable and bio-based material. The aim of this thesis is to investigate the possibility to predict/assess the encapsulation efficiency of active compounds in PLA nanospheres using differential scanning calorimetry (DSC). This was attempted by determination of the solubility/max. miscibility of the substance at the polymer melting temperature, examining physical mixtures of the active substance with the polymer at contents from 0% to 50% (wt). Specifically, two different grades of poly(lactic acid) with different molecular weight (Sample Α, =41000 g/mol, Sample Β, =138000 g/mol) were used for the preparation of physical mixtures and nanoparticles. The active substances, which were encapsulates, are p-coumaric acid and p-methoxycinnamic acid, two derivatives of phenolic acid with antioxidant activity. p-coumaric acid shows different polarity due to the presence of hydroxyl, instead of p-methoxycinnamic acid with a methyl group in its molecule. The preparation of blank and loaded nanoparticles (20 % drug loading) were manufactured using the emulsification-solvent evaporation methodology. Thermal analysis by DSC and TGA (Thermogravimetric Analysis) was carried out for the characterization of the raw materials, of nanoparticles, and to assess the drug-polymer compatibility and miscibility. Size, polydispersity index and ζ-potential determinations of encapsulated nanoparticles were performed by Dynamic Light Scattering (DLS). The DSC results along with the nanoparticles properties were combined so as to correlate the calculated value of active compounds solubility in the different polymeric materials with the encapsulation efficiency of nanoparticles. There has been an agreement between the solubility values and encapsulation efficiency (direct and indirect method), indicating that DSC can be considered a fast and valid tool in the early stages of the design of encapsulation processes. The physical and chemical interactions between drug and polymer reflected in the results from the thermal analysis and confirmed based on the experimentals values of encapsulation efficiency. Specifically, the higher solubility/miscibility value of the two compounds was observed in the system of higher molecular weight =138000 g/mol (for p-coumaric acid maximum miscibility 4.763 % and for p-methoxycinnamic acid maximum miscibility 10.966 %). The results from the encapsulation process followed the same order, with direct encapsulation efficiency for p-coumaric acid at 13.71 %, indirect encapsulation efficiency at 17.95 %, for p-methoxycinnamic acid much higher direct encapsulation efficiency 63.23 % and indirect encapsulation efficiency 56.28 % were achieved.	en
heal.advisorName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Παπασπυρίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Πολυμερών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	150 σ.
heal.fullTextAvailability	true