Συγκριτική μελέτη δυο στηλών ακινητοποιημένων τεχνητών μεμβρανών για την προσομοίωση βιολογικών διεργασιών κατά την διαλογή υποψηφίων φαρμάκων

Αποστολάκης, Εμμανουήλ; Apostolakis, Emmanouil

dc.contributor.author	Αποστολάκης, Εμμανουήλ	el
dc.contributor.author	Apostolakis, Emmanouil	en
dc.date.accessioned	2022-02-25T08:20:44Z
dc.date.available	2022-02-25T08:20:44Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54835
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22533
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	Βιομιμητική χρωματογραφία	el
dc.subject	Χρωματογραφία ακινητοποιημένων τεχνητών μεμβρανών	el
dc.subject	Φαρμακοκινητική	el
dc.subject	Υγροχρωματογραφία	el
dc.subject	Λιποφιλία	el
dc.subject	Όγκος κατανομής	el
dc.subject	Γαστρεντερική απορρόφηση	el
dc.subject	Κυτταρική διαπερατότητα	el
dc.subject	Biomimetic chromatography	en
dc.subject	Liquid chromatography	en
dc.subject	Immobilized artificial membrane chromatography	en
dc.subject	Pharmacokinetics	en
dc.subject	Lipophilicity	en
dc.subject	Volume of distribution	en
dc.subject	Gastrointestinal absorption	en
dc.subject	Cell permeability	en
dc.title	Συγκριτική μελέτη δυο στηλών ακινητοποιημένων τεχνητών μεμβρανών για την προσομοίωση βιολογικών διεργασιών κατά την διαλογή υποψηφίων φαρμάκων	el
dc.title	Comparative study of two columns of immobilized artificial membranes for the simulation of biological processes during the screening of candidate drugs	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική χημεία	el
heal.classification	Pharmaceutical chemistry	en
heal.classification	Σχεδιασμός φαρμακευτικών ενώσεων	el
heal.classification	Design of pharmaceutical compounds	en
heal.classification	Ανόργανη και αναλυτική χημεία	el
heal.classification	Inorganic and analytical chemistry	en
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-12
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία ερευνήθηκε ο μηχανισμός έκλουσης 41 φαρμακευτικών ενώσεων ποικίλης δομής και φαρμακολογικής δράσης εφαρμόζοντας την μέθοδο της χρωματογραφίας ακινητοποιημένων τεχνητών μεμβρανών. Επιπρόσθετα, για τους χρωματογραφικούς συντελεστές που υπολογίστηκαν, έγινε συσχέτιση τους με φυσικοχημικά και φαρμακοκινητικά μεγέθη, καθώς και με δεδομένα κατακράτησης από άλλες χρωματογραφικές στήλες. Τέλος, έγινε σύγκριση μεταξύ δύο διαφορετικών χρωματογραφικών στηλών ακινητοποιημένων μεμβρανών σχετικά με την ικανότητα τους να προσομοιώνουν βιολογικές διεργασίες. Οι συντελεστές κατακράτησης αυτών των ουσιών προσδιορίσθηκαν με την χρήση της στατικής φάσης IAM.PC.MG, ενώ για κινητή φάση χρησιμοποιήθηκε αλατούχο ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ιόντων (PBS) σε δύο διαφορετικές τιμές pH, 7.40 και 5.50. Η κινητή φάση χρησιμοποιείται ως 100% υδατικό διάλυμα, αλλά και παρουσία ακετονιτριλίου ως οργανικό τροποποιητή σε συγκεντρώσεις 10, 20 και 30 %, στην περίπτωση των ενώσεων με υψηλή λιποφιλία. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν οι χρωματογραφικοί συντελεστές logk με βάση τα πειραματικά δεδομένα, καθώς και οι χρωματογραφικοί συντελεστές logkw,extr, για τους οποίους εφαρμόστηκε γραμμική παρεκβολή για τις ενώσεις που δεν κατέστη εφικτό να υπολογισθεί με 100% υδατική φάση ο χρωματογραφικός συντελεστής logk. Παράλληλα, έγινε σύγκριση του εύρους τιμών logk για τις μετρούμενες ενώσεις μεταξύ της χρωματογραφίας ΙΑΜ και διαφόρων ειδών μικυλλιακής χρωματογραφίας, οπότε προέκυψε ότι οι στήλες ακινητοποιημένων τεχνητών μεμβρανών (ΙΑΜ), για τις ίδιες φαρμακευτικές ενώσεις, καλύπτουν μεγαλύτερο εύρος τιμών logk, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται και καλύτερη διάκριση των ενώσεων. Ακολούθως, αυτοί οι συντελεστές συσχετίστηκαν, μέσω γραμμικής παλινδρόμησης, με τα μεγέθη που εκφράζουν την λιποφιλία ενός μορίου, τον συντελεστή μερισμού logP και τον συντελεστή κατανομής logD σε σύστημα n-οκτανόλης – νερού. Για να βελτιωθεί η συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων αντλήθηκαν βιβλιογραφικά δεδομένα για τα κλάσματα θετικού και αρνητικού φορτίου, F+ και F- αντίστοιχα, και εξετάστηκε η επίδραση τους στην συσχέτιση. Μέσω των δύο αυτών παραμέτρων, διερευνήθηκε η επίδραση των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της στατικής φάσης και των ενώσεων που εκλούονται στον μηχανισμό κατακράτησης της στήλης IAM και επιβεβαιώθηκε ότι έχουν δευτερεύοντα ρόλο, με τις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις να είναι ο κύριος μηχανισμός έκλουσης. Επιπλέον, μελετήθηκε η έκλουση της στήλης IAM.PC.MG, που χρησιμοποιήθηκε για την διεξαγωγή των μετρήσεων, συγκριτικά με την έκλουση της στήλης IAM.PC.DD2, για την οποία αντλήθηκαν βιβλιογραφικά δεδομένα. Μεταξύ των δύο στηλών, προέκυψε ότι οι χρωματογραφικοί συντελεστές λαμβάνουν σχεδόν ίδιες τιμές, οπότε ο μηχανισμός κατακράτησης θεωρήθηκε ταυτόσημος, με την στήλη IAM.PC.MG να είναι ελαφρώς λιγότερο λιπόφιλη. Για την επιβεβαίωση της παραπάνω συσχέτισης αντλήθηκαν επιπλέον βιβλιογραφικά δεδομένα για τις δύο στήλες και η συσχέτιση των δύο επανεξετάστηκε, καταλήγοντας στο ίδιο συμπέρασμα. 2 Επίσης, οι συσχετίσεις με τους χρωματογραφικούς δείκτες μικυλλιακής χρωματογραφίας με την χρήση πέντε διαφορετικών επιφανειοδραστικών ουσιών, ανέδειξαν την εκλεκτικότητα της στήλης ΙΑΜ.MG προς τα βασικά φάρμακα έναντι της μικυλλιακής χρωματογραφίας, με εξαίρεση την περίπτωση του ανιοντικού επιφανειοδραστικoύ SDS. Επιπλέον, εξετάστηκε η επίδραση του ιοντισμού στη συμπεριφορά κατακράτησης των όξινων ενώσεων και των αμφολυτών σε pH = 5.50 και έγινε σύγκριση μεταξύ του συντελεστή κατανομής logD και των χρωματογραφικών συντελεστών των δύο στηλών ΙΑΜ και της μικυλλιακής χρωματογραφίας. Τέλος, οι συντελεστές κατακράτησης των δύο στηλών ΙΑΜ συγκρίθηκαν με δυο πρωτόκολλα εκτίμησης της κυτταρικής διαπερατότητα και, εν συνεχεία, αξιοποιήθηκαν προκειμένου να αναπτυχθούν μοντέλα πρόβλεψης δυο φαρμακοκινητικών ιδιοτήτων, της γαστρεντερικής απορρόφησης και του όγκου κατανομής. Πιο συγκεκριμένα, δεν βρέθηκε εμφανής συσχέτιση των συντελεστών κατακράτησης με την κυτταρική διαπερατότητα μέσω σειρών Caco-2, σε αντίθεση με την διαπερατότητα μέσω σειρών τεχνητών μεμβρανών PAMPA, όπου διαπιστώθηκε μια μάλλον μέτρια συσχέτιση. Για την γαστρεντερική απορρόφηση αναπτύχθηκαν δύο διαφορετικά μη γραμμικά μοντέλα, τα οποία παρουσίασαν ικανοποιητική ακρίβεια πρόβλεψης. Τέλος, αναπτύχθηκε ένα γραμμικό μοντέλο για την πρόβλεψη του όγκου κατανομής, το οποίο παρουσίασε μέτρια ικανότητα πρόβλεψης. Σε όλες τις περιπτώσεις η στήλη IAM.PC.MG εμφάνισε συσχετίσεις με αντίστοιχα ή ελαφρώς κατώτερα στατιστικά μεγέθη σε σχέση με τις αντίστοιχες για την στήλη IAM.PC.DD2.	el
heal.abstract	The purpose of this diploma thesis is to perform a comparative investigation between two different Immobilized Artificial Membrane (IAM) stationary phases, regarding the elution mechanism and the potential to simulate biological processes. For this purpose, the retention factors of 41 drugs of diverse structure and pharmacological activity were measured on an IAM.PC.MG stationary phase, using as mobile phase phosphate buffered saline (PBS) at two different pH values, namely 7.40 and 5.50. The mobile phase is used either as pure (100%) aqueous solution or in presence of acetonitrile as an organic modifier at concentrations of 10, 20 and 30%, in the case of compounds with high lipophilicity. The logkw factors, corresponding to pure aqueous phase, were either directly measured or calculated by linear extrapolation using different fractions of acetonitrile in the mobile phase. The range of the obtained logkw values was compared with the corresponding range previously measured on a second IAM stationary phase, type IAM.DD2 as well as on five different types of micellar chromatography. It was found that both IAM stationary phases cover a wider range of logkw values, probably leading to a better distinction of the compounds. IAM.MG retention factors were correlated with lipophilicity, expressed as n-octanol water partition (logP) and distribution coefficient (logD). The role of ionization and electrostatic interactions was explored considering positively (F+) and negatively (F-) charged molecular fraction. It was found that lipophilicity is the crucial parameter influencing elution of molecules, while electrostatic interactions possess a secondary role. The interrelation of retention factors measured on IAM.MG and IAM.DD2 was further investigated. For this purpose, retention factors measured in this diploma thesis were combined with those previously measured under similar chromatographic conditions on IAM.MG and IAM.DD2 columns. It was found that the elution on both IAM columns is almost identical, while IAM.MG stationary phase is slightly less lipophilic. Interrelation with retention factors measured on micellar chromatography using five different surfactants (results from previous diploma thesis) showed the selectivity of the IAM.MG column towards basic drugs, except of the anionic surfactant SDS. The effect of ionization to retention on IAM.MG column was compared with IAM.DD2 stationary phase as well as on micellar chromatography using the different surfactants. For this purpose, the difference of retention factors measured at pH= 7.40 and pH= 5.50 was considered. Results were compared with difference in logD between the two pH values. Finally, the retention factors on both IAM columns were compared with cell permeability protocols through Caco-2 cell lines and parallel artificial membrane permeability assay (PAMPA). A moderate correlation was obtained in the case of PAMPA, while correlation with Caco-2 cell lines was not evident. Two different non-linear models were constructed for the prediction of human oral absorption with satisfactory predictive performance. Finally, a linear model was developed to predict the volume of distribution, which showed moderate predictive performance. In all cases retention factors on IAM.PC.MG column showed similar or slightly inferior correlations in terms of statistics compared to IAM.PC.DD2 column.	en
heal.advisorName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	134 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false