Εγκλεισμός της φυσικής κουμαρίνης δαφνετίνης και συνθετικού αναλόγου της σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων

Σαφαρή, Κυριακή; Safari, Kyriaki

dc.contributor.author	Σαφαρή, Κυριακή	el
dc.contributor.author	Safari, Kyriaki	en
dc.date.accessioned	2020-12-18T07:40:00Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52595
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20293
dc.rights	Default License
dc.subject	Φαρμακευτικές Κρέμες	el
dc.subject	Κουμαρίνες	el
dc.subject	Νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων	el
dc.subject	Απελευθέρωση	el
dc.subject	Αντιοξειδωτική δράση	el
dc.subject	Pharmaceutical creams	en
dc.subject	Coumarins	en
dc.subject	Solid lipid nanoparticles	en
dc.subject	Release	en
dc.subject	Antioxidant activity	el
dc.title	Εγκλεισμός της φυσικής κουμαρίνης δαφνετίνης και συνθετικού αναλόγου της σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων	el
dc.contributor.department	Τομέας Χημικών Επιστημών - Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Οργανική Χημεία	el
heal.classification	Φαρμακευτική Χημεία	el
heal.classification	Organic Chemistry	en
heal.classification	Medicinal Chemistry	en
heal.dateAvailable	2021-12-17T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-08
heal.abstract	Οι κουμαρίνες αποτελούν μια σημαντική οικογένεια φυσικών ή/και συνθετικών ετεροκυκλικών ενώσεων που ανήκει στις βενζοπυρόνες, ενώ απαντώνται σε πολλά είδη φυτών. Παρουσιάζουν ευρύ φάσμα βιολογικών δράσεων, όπως είναι η αντιμικροβιακή, η αντιμυκητιακή, η αντιφλεγμονώδης, η αντικαρκινική και η αντιοξειδωτική δράση. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της διεργασίας εγκλεισμού φυσικών και συνθετικών κουμαρινικών παραγώγων, με αξιόλογη βιολογική δράση, σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων. Επιπλέον, στόχο αποτελεί ο καθορισμός του προφίλ απελευθέρωσης των βιοδραστικών μορίων από τα νανοσωματίδια καθώς και η ενσωμάτωση αυτών σε φαρμακευτικό σκεύασμα. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε η σύνθεση του φυσικού προϊόντος, 7,8-διυδροξυ-κουμαρίνη (δαφνετίνη), και στη συνέχεια μέσω αντίδρασης τριών σταδίων συντέθηκε η 7,8- διυδροξυ-3-(4-υδροξυφαινυλο)-4-μεθυλο-κουμαρίνη. Η επιλογή των κουμαρινικών αναλόγων στηρίχτηκε σε μόρια οδηγούς που έχουν παρασκευαστεί στο Εργαστήριο Οργανικής Χημείας της σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και έχουν παρουσιάσει αξιόλογη βιολογική δράση. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε εγκλεισμός της δαφνετίνης και της 7,8- διυδροξυ-3-(4-υδροξυφαινυλο)-4-μεθυλο-κουμαρίνης σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων. Τα νανοσωματίδια παρασκευάστηκαν εξετάζοντας διαφορετικές μεθόδους και αναλογίες, προκειμένου να επιτευχθούν τα βέλτιστα χαρακτηριστικά. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των νανοσωματιδίων ως προς το μέγεθος, το δείκτη πολυδιασποράς και το ζ-δυναμικό τους μέσω της μεθόδου Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS). Ο εγκλεισμός της 7,8-διυδροξυ-3-(4-υδροξυφαινυλο)-4-μεθυλο-κουμαρίνης σχηματίζει νανοσωματίδια με μέγεθος 230.7 nm και εξαιρετικά σταθερή διασπορά (-30.3 mV) με μέτρια προς καλή ομοιομορφία (PDI 0.385). Τα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων της δαφνετίνης έχουν μέγεθος 256.2 nm, και επίσης εξαιρετικά σταθερή διασπορά (-41.3 mV) με μέτρια προς καλή ομοιομορφία (PDI 0.367). Ακόμη, αναπτύχθηκε κατάλληλη μέθοδος υπολογισμού της απόδοσης εγκλεισμού, η οποία βρέθηκε στο 43.4% για την 7,8-διυδροξυ-3-(4-υδροξυφαινυλο)-4-μεθυλο-κουμαρίνη και στο 80.5% για την δαφνετίνη. Τα νανοσωματίδια αξιολογήθηκαν in vitro για την ικανότητά τους να δεσμεύουν την ελεύθερη ρίζα DPPH. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι εμφανίζουν σημαντική αντιοξειδωτική δράση, η οποία μάλιστα είναι ισχυρότερη των καθαρών ενώσεων. Επιπρόσθετα, αξιολογήθηκαν ως προς τη μορφολογία τους μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), και ως προς την δομή τους μέσω υπέρυθρης φασματοσκοπίας (FT-IR). Πραγματοποιήθηκε επίσης μελέτη της απελευθέρωσης της 7,8-διυδροξυ-3-(4-υδροξυφαινυλο)-4-μεθυλο-κουμαρίνης από τα νανοσωματίδια, τόσο υπό μορφή διασποράς όσο και υπό λυοφιλοποιημένη μορφή, σε συνθήκες που προσομοιάζουν αυτές του δέρματος (37 βαθμούς Κελσίου και pH 5.5). Στην περίπτωση των λυοφιλοποιημένων νανοσωματιδίων αρχικά εμφανίζεται "burst effect” στα πρώτα 30 λεπτά (περίπου 30% απελευθέρωση) ενώ στην περίπτωση της διασποράς παρατηρήθηκε βραδύτερη απελευθέρωση (εμφάνιση περίπου 28% απελευθέρωσης στην 1 h). Και στις δυο περιπτώσεις, η απελευθέρωση ολοκληρώθηκε στις 24 h, ενώ προέκυψε ότι το κινητικό μοντέλο το οποίο περιγράφει καλύτερα το προφίλ της απελευθέρωσης είναι το μοντέλο Higuchi. Η τιμή του εκθέτη διάχυσης n όπως προέκυψε από την εξίσωση του ημι-εμπειρικού μοντέλου Korsmeyer-Peppas υποδεικνύει ως μηχανισμό απελευθέρωσης και στις δύο περιπτώσεις τη διάχυση κατά Fick. Τέλος, πραγματοποιήθηκε ενσωμάτωση των νανοσωματιδίων στερεών λιπιδίων σε κατάλληλη φαρμακοτεχνική μορφή και συγκεκριμένα σε καλλυντικές κρέμες, οι οποίες αξιολογήθηκαν ως προς την σταθερότητά τους έπειτα από διατήρηση σε θερμοκρασίες 15 και 40 βαθμών Κελσίου για 2 μήνες, καθώς και υποβολή σε κύκλους απότομης εναλλαγής θερμοκρασιών, εμφανίζοντας αυξημένη σταθερότητα.	el
heal.abstract	Coumarins represent an important family of natural and/or synthetic heterocyclic compounds, which belong to the benzopyrones. They possess a vast range of biological activities, including, but not limited to, antimicrobial, antifungal, anti-inflammatory, anticancer and antioxidant activity. The aim of the present diploma thesis is the encapsulation of natural and synthetic coumarin analogues, with potent biological activity, in solid lipid nanoparticles (SLNs), as well as the determination of the release profile of these compounds from the nanoparticles and their incorporation into a pharmaceutical cream. For this purpose, two coumarin analogues were synthesized in satisfactory yields: 7,8-dihydroxy-coumarin or daphnetin, a natural analogue and 7,8-dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-coumarin, a synthetic analogue. The selection of the synthesized coumarin analogues was based on molecules previously prepared in the Laboratory of Organic Chemistry at the School of Chemical Engineering of the National Technical University of Athens that have exhibited remarkable biological activity. Furthermore, the encapsulation of daphnetin and 7,8-dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-coumarin in solid lipid nanoparticles was accomplished. Preparation of the nanoparticles was achieved using various methods and weight ratios of the materials, in order to produce nanoparticles with the optimal characteristics. The nanoparticles were evaluated for their size, polydispersity index and ζ-potential by using the Dynamic Light Scattering method (DLS). SLNs of 7,8- dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-coumarin had a mean size of 230.7 nm and moderately good size distribution (PDI 0.385), while they also exhibited high stability (-30.3 Mv). SLNs of daphnetin had a mean size of 256.2 nm and also exhibited moderately good size distribution (PDI 0.367), along with high stability (-41.3 mV). Furthermore, a suitable method for the determination of the encapsulation efficiency was developed, which was calculated as 43.4% for 7,8-dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-coumarin and 80.5% for daphnetin. The nanoparticles were evaluated in vitro for their DPPH free radical scavenging ability. As a result, it was found that they possess important antioxidant activity, higher than the pure compounds. Additionally, the nanoparticles were morphologically and structurally characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), respectively. The release studies of 7,8-dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-coumarin from the nanoparticles were performed, using both aqueous dispersed and lyophilized SLNs, in conditions simulating those of the human skin (37 degrees Celsius and pH 5.5), indicating a “burst effect” in the first 30 minutes (about 30% release) for the lyophilized nanoparticles, and a slower release (about 28% release in the first 2 h) for the dispersed nanoparticles. The kinetic modeling studies of the release revealed that the kinetic model best describing the release profile in both cases is the Higuchi model, while the release exponent from the equation of the Korsmeyer – Peppas model indicates that the release mechanism is, in both cases, Fickian diffusion. Finally, solid lipid nanoparticles were incorporated into a suitable pharmaceutical form, specifically in cosmetic creams, which were evaluated for their stability while in storage at 15 and 40 degrees Celsius in the span of 2 months, and were also subjected to freeze-thaw cycle testing, showing considerable stability in both cases.	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.advisorName	Detsi, Anastasia	en
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	117 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false