Μεικτά νανοσυστήματα αμφιφιλικών συμπολυμερών-επιφανειοδραστικών ενώσεων για φαρμακευτικές εφαρμογές

Γιαχαλής, Κωνσταντίνος; Giachalis, Konstantinos

dc.contributor.author	Γιαχαλής, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Giachalis, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2022-03-29T15:36:22Z
dc.date.available	2022-03-29T15:36:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55011
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22709
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
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	Συμπολυμερή	el
dc.subject	Φαρμακευτική αποδέσμευση	el
dc.subject	Μικκύλια	el
dc.subject	Αμφιφιλικά πολυμερή	el
dc.subject	Δυναμική διάχυση φωτός	el
dc.subject	Επιφανειοδραστικά λιπίδια	el
dc.subject	Copolymers	en
dc.subject	Drug delivery	en
dc.subject	Micelles	en
dc.subject	Amphiphilic polymers	en
dc.subject	Dynamic light scattering	en
dc.subject	Surfactants lipids	en
dc.title	Μεικτά νανοσυστήματα αμφιφιλικών συμπολυμερών-επιφανειοδραστικών ενώσεων για φαρμακευτικές εφαρμογές	el
dc.title	Mixed nanosystems of amphiphilic copolymers and surfactants for drug delivery applications	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Polymer Science	el
heal.classification	Chemical Engineering	el
heal.classification	Drug Delivery	el
heal.classification	Nanomaterials	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-30
heal.abstract	The aim of this diploma thesis was the preparation and characterization of micelle systems of poly(lauryl acrylate)-b-poly (oligoethylene glycol acrylate)- (PLA-POEGA) diblock copolymer. PLA-POEGA is an amphiphilic macromolecule that consists of two biocompatible polymeric blocks,that show different affinity towards polar solvents, including water. As a consequence the diblock is capable of self-organization into nanoscopic micelles with PLA cores when dispersed in aqueous mediathat is selective solvents for the POEGA block . The dispersions that where examined consisted of neat PLA-POEGA and combinations with various surfactants, lipids and other amphiphilic copolymers, aiming to determine the effect of such substances on the structure of mixed/hybrid micelles, utilizing light scattering and fluorescence spectroscopy techniques. Additionally the polymeric micelles, neat and mixed, were evaluated for their drug encapsulation capabilities. The aqueous nanosystems were prepared with three different methods: direct dissolution in water medium, evaporation of organic solvent and thin film hydration. Firstly the critical micelle concentration (CMC) and micelle size distribution of PLA-POEGA were determined as a function of the preparation protocol that was used. Results showed that the best behavior was obtained by thin film hydration and direct dissolution, respectively. Afterwards the encapsulation of drug molecules Indomethacin (IND) and Curcumin (CUR) within the micellar dispersions took place. The direct consequence of drug encapsulation was the swelling of polymeric micelles as expected, with the magnitude being directly related to the distinct characteristics of each drug molecule. As a next step the surfactants Tween and SPAN where introduced to the polymeric micelles. The dispersions that contained Tween were examined at two different surfactant concentrations that corresponded to values above and below its CMC. The aim was to obtain data about the effect of Tween on copolymer micellization when the first is dissolved in molecular and micellar state, respectively. Tween promoted the formation of PLA-POEGA micelles at lower copolymer concentration, regardless of surfactant concentration and hydration method. The swelling of mixed micelles was found to be directly related to surfactant hydrophobicity in the two cases examined. The incorporation of drugs was accomplished according to the hydration method that presented the best results. The presence of drugs led to a notable increase to particles size. The capability of mixed micelle formation of PLA-POEGA- and lipids was also studied. DPPC caused undesirable aggregation that mainly led to the formation of mixed particles that exceeded by far the micelle dimensions, regardless of the DPPC concentration. DSPE-PEG presented a similar trend, although for the lower concentrations the average hydrodynamic radius of mixed particles was within acceptable limits. The encapsulation of pharmaceutical substances was carried out only for PLA-POEGA /DSPE mixed micelles due to the better properties that it presented in comparison to PLA-POEGA /DPPC system. Additionally, PLA-PΟEGA /PLA-PAA mixed micelles were prepared at different copolymers ratio. Τhe dimensions of mixed micelles were evaluated at acidic, neutral and basic pH. As a result of the displacement in chemical equilibrium, the protonation and deprotonation of PAA caused fluctuation in hydrodynamic radius providing response capability to the mixed nanosystem.	en
heal.abstract	Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας ήταν η προετοιμασία και ο χαρακτηρισμός μικκυλιακών συστημάτων του δισυσταδικού συμπολυμερούς πολυ(ακρυλικός εστέρας της λαυρικής αλκοόλης (δωδεκανόλης))-b-πολυ(ακρυλικός εστέρας της ολιγιαιθυλενογλυκόλης) poly(lauryl acrylate)-b-poly(oligoethylene glycol acrylate) (PLA-POEGA). To PLA-POEGA αποτελεί ένα αμφιφιλικό συμπολυμερές το οποίο αποτελείται από δύο βιοσυμβατά μακρομόρια (συστάδες) τα οποία παρουσιάζουν διαφορετικό βαθμό συγγένειας με πολικούς διαλύτες, όπως το νερό. Ως εκ τούτου όταν το μακρομόριο βρεθεί σε υδατικό περιβάλλον το οποίο είναι εκλεκτικός διαλύτης ως προς τη συστάδα του POEGA τότε το συμπολυμερές αυτοοργανώνεται σε κλειστές δομές μικκυλίων με πυρήνα τη συστάδα του PLA. Στα πλαίσια της μελέτης τα συστήματα του συμπολυμερούς εξετάστηκαν αυτούσια, αλλά και σε συνδυασμό με επιφανειοδραστικές ενώσεις, λιπίδια και άλλα συμπολυμερή με χρήση τεχνικών σκέδασης φωτός και φασματοσκοπίας φθορισμού. Σκοπός ήταν η εξαγωγή συμπερασμάτων για τον μηχανισμό αλληλεπίδρασης των συστατικών και τον τρόπο με τον οποίο διαμορφώνονται οι μεικτές/υβρυδικές δομές. Επιπροσθέτως μελετήθηκε η επίδραση των διαφορετικών πρωτοκόλλων ενυδάτωσης στα τελικά συστήματα καθώς και η δυνατότητα εγκλεισμού φαρμακευτικών ενώσεων στα καθαρά και μεικτά μικκύλια. Τα νανοσυστήματα παρασκευάστηκαν με τρεις διαφορετικούς τρόπους ενυδάτωσης: απευθείας διάλυση, χρήση οργανικού διαλύτη και ενυδάτωση λεπτού φιλμ. Αρχικά διερευνήθηκε το σημείο της κρίσιμης μικκυλιακής συγκέντρωσης και το μέγεθος των μικκυλίων του PLA-POEGA συναρτήσει της μεθόδου διάλυσης. Η βέλτιστη συμπεριφορά ως προς τα δομικά χαρακτηριστικά καταγράφηκε για την ενυδάτωση λεπτού φιλμ και την άμεση διάλυση, αντίστοιχα. Στα συστήματα αυτά πραγματοποιήθηκε εγκλεισμός των φαρμακευτικών ενώσεων κουρκουμίνης (Curcumin, CUR) και ινδομεθακίνης (Indomethacin, IND). Η ενσωμάτωση των υδρόφοβων φαρμάκων στα πολυμερικά μικκύλια προκάλεσε αναμενόμενη διόγκωση των σωματιδίων, το μέτρο της οποίας εξαρτήθηκε από τα επιμέρους χαρακτηριστικά των δύο φαρμακευτικών ενώσεων. Ακολούθως εξετάστηκαν τα μεικτά μικκύλια σε συνδυασμό με τις επιφανειοδραστικές ενώσεις (surfactants) Tween και SPAN. Ειδικότερα τα συστήματα του Tween μελετήθηκαν σε δύο συγκεντρώσεις που αντιστοιχούσαν σε τιμές άνω και κάτω της κρίσιμης μικκυλιακής συγκέντρωσης του (critical micelle concentration, CMC). Για την περίπτωση του πρώτου surfactant προσδιορίστηκε και η επίδραση στην συσσωμάτωση του συμπολυμερούς. Συγκεκριμένα η παρουσία του Tween προώθησε την μικκυλοποίηση σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις σε κάθε περίπτωση ανεξαρτήτως συγκέντρωσης και μεθόδου ανάμειξης. Από τον προσδιορισμό των μεγεθών των μεικτών σωματιδίων συμπολυμερούς και επιφανειοδραστικών ενώσεων παρατηρήθηκε πως το πιο υδρόφοβο surfactant (SPAN) οδήγησε στον σχηματισμό μικκυλίων μεγαλύτερου μεγέθους. Για τον εγκλεισμό φαρμακευτικών ενώσεων επιλέχθηκε το επιφανειοδραστικό μόριο και η μέθοδος που επέδειξαν τα καλύτερα χαρακτηριστικά. Στις δύο περιπτώσεις ενσωμάτωσης καταγράφηκε αξιοσημείωτη αύξηση των διαστάσεων των μικκυλίων. Το συμπολυμερές χαρακτηρίστηκε και ως προς την δυνατότητα σχηματισμού μεικτών μικκυλίων με λιπίδια. Το απλό φωσφολιπίδιο DPPC προώθησε την ανεπιθύμητη συσσωμάτωση των σωματιδίων σε δομές μεγάλου μεγέθους σε κάθε εξεταζόμενη συγκέντρωση. Παρόμοια τάση παρουσίασε και το τροποποιημένο λιπίδιο DSPE-PEG, του οποίου τα μεικτά μικκύλια με το συμπολυμερές ήταν σε αποδεκτά όρια μεγέθους. Η ενσωμάτωση των φαρμακευτικών μορίων και ο χαρακτηρισμός πραγματοποιήθηκε στο σύστημα του λιπιδίου DPSE-PEG λόγω των συγκριτικά καλύτερων δομικών ιδιοτήτων που εμφάνισε. Συμπληρωματικά προετοιμάστηκαν μεικτά μικκύλια του PLA-POEGA- με το συμπολυμερές πολυ(ακρυλικός εστέρας της δωδεκανόλης)-b-πολυ (ακρυλικό οξύ) (PLA-PAA) σε διαφορετικές αναλογίες των δύο συμπολυμερών. Το μέγεθος των σωματιδίων αξιολογήθηκε σε βασικό, ουδέτερο και όξινο περιβάλλον. Η πρωτονίωση και αποπρωτονίωση του PAA ως αποτέλεσμα των μεταβολών του pH προκάλεσε διακυμάνσεις στο μέγεθος των μικκυλίων προσδίδοντας την δυνατότητα απόκρισης του σύνθετου νανοσυστήματος σε εναλλαγές του περιβάλλοντός του.	el
heal.advisorName	Πίσπας, Αστέριος	el
heal.advisorName	Pispas, Asterios	en
heal.advisorName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.advisorName	Kyritsis, Apostolos	en
heal.committeeMemberName	Πίσπας, Αστέριος	el
heal.committeeMemberName	Κοντού, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	95 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false