Σύγκριση της χρωματογραφίας ακινητοποιημένης α1 όξινης γλυκοπρωτεΐνης με άλλες βιοχρωματογραφικές τεχνικές και χρήση της ως εργαλείο εκτίμησης φαρμακοκινητικών παραμέτρων

Χριστοφόρου, Ηλιάνα; Christoforou, Iliana

dc.contributor.author	Χριστοφόρου, Ηλιάνα	el
dc.contributor.author	Christoforou, Iliana	en
dc.date.accessioned	2022-03-09T16:59:57Z
dc.date.available	2022-03-09T16:59:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54943
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22641
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	Α1 όξινη γλυκοπρωτεΐνη	el
dc.subject	Πρωτεϊνική σύνδεση	el
dc.subject	Όγκος κατανομής	el
dc.subject	Λιποφιλία	el
dc.subject	Biomimetic chromatography	en
dc.subject	Alpha-1 acid glycoprotein	en
dc.subject	Protein binding	en
dc.subject	Volume of distribution	en
dc.subject	Lipophilicity	en
dc.title	Σύγκριση της χρωματογραφίας ακινητοποιημένης α1 όξινης γλυκοπρωτεΐνης με άλλες βιοχρωματογραφικές τεχνικές και χρήση της ως εργαλείο εκτίμησης φαρμακοκινητικών παραμέτρων	el
dc.title	Comparison of the immobilized alpha-1 acid glycoprotein chromatography with other biochromatographic techniques and its use as a tool for the estimation of pharmacokinetic properties	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενόργανη Χημική Ανάλυση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-07
heal.abstract	H ανακάλυψη και ανάπτυξη φαρμάκων είναι μια δαπανηρή και χρονοβόρα διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει πολλά στάδια όπως τον προσδιορισμό του μοριακού στόχου, το σχεδιασμό και τη σύνθεση μορίων που αλληλεπιδρούν με αυτόν, τις προκλινικές και κλινικές μελέτες. Επίσης, η διαδικασία αυτή απαιτεί τη χρήση πειραματοζώων καθώς και τη συμμετοχή πολλών εθελοντών. Στη διαδικασία ανάπτυξης νέων φαρμάκων η μελέτη των φαρμακοκινητικών τους ιδιοτήτων έχει ιδιαίτερη σημασία, καθώς αυτές επηρεάζουν την ασφάλεια, τη δράση και την αποτελεσματικότητα τους. Η βιομιμητική χρωματογραφία είναι ένας τύπος υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης, η οποία ενσωματώνει έναν βιολογικό παράγοντα στη στατική φάση. Αυτή η μέθοδος αποτελεί ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την πειραματική εκτίμηση των φαρμακοκινητικών ιδιοτήτων στα πρώιμα στάδια ανάπτυξης φαρμάκων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε ο μηχανισμός κατακράτησης φαρμάκων σε βιομιμητική στήλη ακινητοποιημένης α1 όξινης γλυκοπρωτεΐνης (ΑGP) και διερευνήθηκε η χρήση των συντελεστών κατακράτησης για την ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης ορισμένων φαρμακοκινητικών ιδιοτήτων (πρωτεϊνική σύνδεση, όγκος κατανομής). Για το σκοπό αυτό, προσδιορίστηκαν οι συντελεστές κατακράτησης 30 δραστικών ουσιών (οξέα, βάσεις, ουδέτερα και αμφολύτες) στη στήλη ΑGP, χρησιμοποιώντας ως κινητή φάση αλατούχο ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών (100% υδατική φάση σε pH=7,0) ή το διάλυμα με την προσθήκη μικρής ποσότητας ακετονιτριλίου (5,10,15,20%) ως οργανικό τροποποιητή. Τα δεδομένα κατακράτησης παρουσία ακετονιτριλίου αξιοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του συντελεστή κατακράτησης στο νερό (logkextrapol.) με γραμμική προεκβολή. Στη συνέχεια, οι συντελεστές logk και logkextrapolated για όσες φαρμακευτικές ενώσεις δεν είχε γίνει απευθείας μέτρηση του χρόνου έκλουσης σε 100% υδατική φάση, συσχετίστηκαν με το συντελεστή μερισμού (logP) και τα κλάσματα θετικού και αρνητικού φορτίου (F+, F-) με σκοπό να διερευνηθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν τον μηχανισμό κατακράτησης. Από τις παραπάνω συσχετίσεις επιβεβαιώθηκε ότι o κύριος μηχανισμός κατακράτησης είναι οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, αλλά και ότι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις επηρεάζουν την κατακράτηση στη στήλη ΑGP, κυρίως το κλάσμα θετικού φορτίου (πρωτονιωμένες βάσεις). Το τελευταίο οφείλεται στο γεγονός ότι η ΑGP δεσμεύει κυρίως βασικά φάρμακα. Ακολούθως, από τη συσχέτιση των συντελεστών κατακράτησης της χρωματογραφίας ΑGP με το συντελεστή κατανομής (logD) προέκυψε ότι και ο ιοντισμός των φαρμακευτικών ενώσεων επηρεάζει τη συγκράτηση των φαρμάκων στη χρωματογραφική στήλη. Επιπλέον, οι συντελεστές κατακράτησης της χρωματογραφίας ΑGP συσχετίστηκαν με τους συντελεστές κατακράτησης της χρωματογραφίας ακινητοποιημένης λευκωματίνης ορού (ΗSA) και επιβεβαιώθηκε ο κοινός κύριος μηχανισμός σύνδεσης των φαρμάκων με τις πρωτεΐνες, αλλά και η εκλεκτικότητα της ΑGP στη δέσμευση βάσεων και της ΗSA στη δέσμευση οξέων. Ακολούθως, οι συντελεστές logkAGP συσχετίστηκαν με τους συντελεστές κατακράτησης μυκιλλιακής χρωματογραφίας με επιφανειοδραστικό παράγοντα το SDS ή το Τween. Καλύτερη συσχέτιση προέκυψε μεταξύ της ΑGP και του Τween, το οποίο είναι μη ιονικό, γεγονός που πιθανόν εκφράζει την σημασία των υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων όπως και στην ΑGP. Χρησιμοποιώντας τους χρωματογραφικούς συντελεστές κατακράτησης logkAGP-5%ACN και logkHSA-10%ACN, αναπτύχθηκε μοντέλο για την πρόβλεψη της πρωτεϊνικής σύνδεσης μέσω προσδιορισμού της φαινομενικής σταθεράς συγγένειας. Το μοντέλο έχει ποσοστό επιτυχίας 70%, με ιδιαίτερη αποτελεσματικότητα στις βάσεις. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να προβλέψει ικανοποιητικά την έκταση της πρωτεϊνικής σύνδεσης, η οποία είναι ιδιαίτερη σημαντική και επηρεάζει τη δράση και την αποτελεσματικότητα ενός φαρμάκου. Τέλος, αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα για την πρόβλεψη του όγκου κατανομής. Το πρώτο συσχετίζει τον όγκο κατανομής με τους συντελεστές κατακράτησης της χρωματογραφίας ακινητοποιημένων μεμβρανών και το δεύτερο με τους χρωματογραφικούς συντελεστές της ΗSA. Από τη σύγκριση τους προέκυψε ότι το πρώτο μπορεί να προβλέψει καλύτερα τον όγκο κατανομής αφού έχει μεγαλύτερο ποσοστό επιτυχίας, ίσο με 52,4%. Το ποσοστό αυτό δεν είναι αρκετά υψηλό αλλά μπορεί να θεωρηθεί ενθαρρυντικό, επειδή η πρόβλεψη του όγκου κατανομής είναι ιδιαίτερα δύσκολη, καθώς αυτός εξαρτάται από πολλές παραμέτρους.	el
heal.abstract	Drug discovery and development is an expensive and time consuming process, that involves many stages such as the identification of the molecular target, the design and synthesis of molecules that interact with the target, the preclinical and clinical trials. Moreover, this process requires the use of animal models and the participation of many volunteers. In the drug development process, the study of their pharmacokinetic properties is of great significance, since these properties affect the action, safety and effectiveness of a drug. Biomimetic chromatography is a type of high performance liquid chromatography, which incorporates a biological agent to the column. Τhis method is a very useful tool for experimental estimation of the pharmacokinetic properties in early drug discovery stages. In the present diploma thesis, the mechanism of drug retention on biomimetic alpha-1 acid glycoprotein column (AGP) was studied and the use of the retention factors in order to develop models for the prediction of certain pharmacokinetic properties (protein binding, volume of distribution) was investigated. For this purpose, the retention coefficients of 30 active substances (acids, bases, neutral, zwitterions) were measured, using as mobile phase a saline buffer (100% aqueous phase at pH=7,0) or the buffer with the addition of small quantities of acetonitrile (5,10,15,20%) as organic modifier. The retention data in the presence of acetonitrile were subsequently used for the calculation of the retention factors in the aqueous phase with linear extrapolation (logkextrapolated). Then, the retention coefficients logk and logkextrapolated for the pharmaceutical compounds that elution time in 100% aqueous phase was not measured directly, were correlated with the partition coefficient (logP) and positively and negatively charged fractions (F+, F-) in order to investigate the factors that affect the retention mechanism. These correlations confirmed that the main retention mechanism is hydrophobic interactions, but also that electrostatic interactions affect the retention on the column, mainly the positively charged fraction F+ (corresponds to ionized bases). The latter is due to the fact that AGP binds selectively basic drugs. Subsequently, the correlation of the retention factors from the AGP chromatography with the distribution coefficient (logD) indicated that the ionization of the pharmaceutical compounds also affects the retention on the chromatographic column. Moreover, the correlation of the retention factors from the AGP chromatography with the retention factors from the human serum albumin chromatography (HSA) confirmed the common main mechanism of drug binding to proteins, as well as the fact that AGP binds selectively basic drugs, whereas HSA binds acidic drugs. Next, the logkAGP factors were correlated with the retention coefficients from the micellar chromatography with SDS or Tween as surfactant. Better correlation was obtained between AGP and Tween, which is non ionic, a fact that possibly expresses the importance of hydrophobic interactions, such as in the case of AGP. The chromatographic coefficients logkAGP-5% ACN and logk HSA-10% ACN were used in order to develop a model for the prediction of protein binding, using the apparent affinity constant. The model has a predictive performance of 70% and it can predict sufficiently the behavior of drugs, particularly of bases. Thus, it can predict the extent of protein binding which is of great significance and affects the action and effectiveness of a drug. Finally, two models for the prediction of volume of distribution were developed. The first one correlates the volume of distribution with the retention factors from the Immobilized Artificial Membranes chromatography and the second from the HSA chromatography. The comparison between the two models indicated that the first model can predict better the volume of distribution as it has a higher success rate of 52,4%. This percentage is not high enough, but it can be considered as promising, because it is particularly difficult to predict the volume of distribution, since it depends on many factors.	en
heal.advisorName	Τσόπελας, Φώτιος
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	99 σ.
heal.fullTextAvailability	false