Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση της διεργασίας εγκλωβισμού του φυσικού φλαβονοειδούς ναρινγίνη σε νανοσυστήματα αλγινικού/χιτοζάνης

Μελά, Ιωάννα; Mela, Ioanna

dc.contributor.author	Μελά, Ιωάννα	el
dc.contributor.author	Mela, Ioanna	en
dc.date.accessioned	2023-01-11T11:46:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56623
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24321
dc.rights	Default License
dc.subject	Πολυμερικά νανοσυστήματα	el
dc.subject	Ναρινγίνη	el
dc.subject	Φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες	el
dc.subject	Αλγινικά	el
dc.subject	Χιτοζάνη	el
dc.title	Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση της διεργασίας εγκλωβισμού του φυσικού φλαβονοειδούς ναρινγίνη σε νανοσυστήματα αλγινικού/χιτοζάνης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική Νανοτεχνολογία	el
heal.dateAvailable	2024-01-10T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-29
heal.abstract	Η ναρινγίνη ανήκει στην ευρύτερη οικογένεια των φλαβονοειδών και πρόκειται για ένα φυσικό γλυκοζίτη φλαβανόνης που συναντάται φυσικά στα εσπεριδοειδή, και ιδιαίτερα στο γκρέιπφρουτ, προσδίδοντάς τους μάλιστα την πικρή τους γεύση. Παρουσιάζει ένα ευρύ φάσμα βιολογικών και φαρμακολογικών δράσεων, όπως η αντιοξειδωτική, η αντιφλεγμονώδης, η αντικαρκινική και η καρδιοπροστατευτική δράση, χάρη στις οποίες έχει αποδειχθεί ότι μία διατροφή πλούσια σε αυτή μπορεί να συμβάλλει στην πρόληψη χρόνιων ασθενειών. Η χαμηλή υδατοδιαλυτότητα και ο εκτεταμένος μεταβολισμός από του στόματος χορήγησής της δυσχεραίνουν, όμως, την περαιτέρω χρήση της σε βιολογικές εφαρμογές. Για την αντιμετώπιση των περιορισμών αυτών προτείνεται ο εγκλωβισμός της σε νανοσυστήματα μεταφοράς φαρμάκων βελτιώνοντας με αυτό τον τρόπο τη βιοδιαθεσιμότητα και επιδρώντας στη φαρμακοκινητική της. Ιδιαίτερο επιστημονικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση βιοδιασπώμενων πολυμερικών νανοφορέων, καθώς χαρακτηρίζονται από αυξημένη βιοσυμβατότητα, βιοαποικοδημησιμότητα και χαμηλή τοξικότητα, ενώ ταυτόχρονα παρέχουν τη δυνατότητα τροποποιημένης αποδέσμευσης του φαρμάκου. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη και βελτιστοποίηση μίας πράσινης διεργασίας εγκλωβισμού του φυσικού φλαβονοειδούς ναρινγίνη σε νανοσυστήματα αλγινικού – χιτοζάνης με χρήση του φυσικού βαθέως ευτηκτικού διαλύτη (NADES) βεταΐνης – γαλακτικού οξέος (Bet:LA) (1:2) για τη διαλυτοποίηση της χιτοζάνης. Η προ – πηκτωμάτωση του αλγινικού με άλας και έπειτα η πολυηλεκτρολυτική συμπλοκοποίηση των δύο πολυμερών αποτελεί τη μέθοδο παρασκευής των νανοσυστημάτων. Η βελτιστοποίηση της διεργασίας πραγματοποιείται μέσω πειραματικού σχεδιασμού Box Behnken με επιλεγμένες ανεξάρτητες μεταβλητές να είναι η περιεκτικότητα του διαλύματος της χιτοζάνης (% w/v CS), του διαλύματος του αλγινικού (% w/v AL) και του διαλύματος του χρησιμοποιούμενου φυσικού βαθέως ευτηκτικού διαλύτη (% v/v NADES Bet:LA (1:2)). Οι αποκρίσεις που εξετάζονται είναι το μέγεθος, η κατανομή του μεγέθους, το επιφανειακό φορτίο και η απόδοση εγκλωβισμού των παραγόμενων νανοσυστημάτων. Τα βέλτιστα νανοσυστήματα εμφανίζουν μέγεθος 292.1±41.9 nm και αποδεκτό δείκτη πολυδιασποράς 0.462±0.061, ενώ είναι αρκετά σταθερά παρουσιάζοντας ζ – δυναμικό +22.4±2.7 mV. Η απόδοση εγκλωβισμού της ναρινγίνης σε αυτά κρίνεται επίσης υψηλή και είναι ίση με 66%. Τα νανοσυστήματα χαρακτηρίζονται περαιτέρω δομικά μέσω φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier και αποσβένουσα ολική ανάκλαση (ATR/FT – IR), ενώ παράλληλα μελετάται in vitro η αποδέσμευση της ναρινγίνης σε συνθήκες προσομοίωσης του ανθρώπινου δέρματος. Συνολικά αποδεσμεύεται το 43% της εγκλωβισμένης ένωσης σε 120 h με την κινητική μοντελοποίηση να υποδεικνύει ως μηχανισμό αποδέσμευσης τη διάχυση κατά Fick. Επιπρόσθετα, εξετάζεται in vitro η ικανότητα της αποδεσμευμένης ναρινγίνης να αναστέλλει τη λιπιδική υπεροξείδωση. Τέλος, εκτιμάται η σταθερότητα των παραγόμενων νανοσωματιδίων σε διάστημα εβδομήντα ημερών. Επιστημονική Περιοχή: Πράσινη Χημεία, Φαρμακευτική Χημεία, Νανοτεχνολογία Λέξεις κλειδιά: ναρινγίνη, πολυμερικά νανοσυστήματα, αλγινικό, χιτοζάνη, φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες, μελέτη αποδέσμευσης, αντιοξειδωτική δράση	el
heal.abstract	Naringin belongs to the wide family of flavonoids and is a natural flavanone glycoside which naturally occurs in citrus fruits, especially in grapefruit, inducing their bitter taste. Due to its numerous biological and pharmacological activities, such as antioxidant, anti – inflammatory, anticancer and cardioprotective activity, naringin has gained great interest as a candidate drug in the prevention of chronic diseases. However, the use of naringin in biological applications is restricted due to its low water solubility and extensive oral metabolism. To address these limitations, the encapsulation of naringin improves its bioavailability and effects on its pharmacokinetics. The use of biodegradable polymeric nanocarriers is of particular scientific interest, as they are biocompatible, biodegradable, non – toxic and also provide the possibility of controlled drug release. The aim of the present diploma thesis is the development and optimization of a green process regarding the encapsulation of the natural flavonoid naringin in alginate – chitosan nanosystems using the natural deep eutectic solvent (NADES) betaine – lactic acid (Bet:LA) (1:2) for the dissolution of chitosan. The nanosystems are prepared in a two – step procedure based on the pre – ionotropic gelation of alginate with a salt followed by the polyelectrolytic complexation of the two polymers. A Box Behnken experimental design is used for the optimization of the process. The selected independent variables are the content of the chitosan solution (% w/v CS), the alginate solution (% w/v AL) and the natural deep eutectic solvent solution (% v/v NADES Bet:LA (1:2)). As for the responses, the dependent variables examined are the particle size, particle size distribution, zeta – potential and encapsulation efficiency of the produced nanosystems. The optimal nanosystems have an average particle size of 292.1±41.9 nm and an acceptable polydispersity index of 0.462±0.061, while they are quite stable presenting a zeta – potential of +22.4±2.7 mV. The encapsulation efficiency is also considered high and is equal to 66%. Furthermore, the nanosystems are structurally characterized using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR/FT – IR). The in vitro release of naringin is studied in conditions simulating those of the human skin. The 43% of the entrapped compound is released in 120 h with the kinetic modeling studies indicating Fick diffusion as the release mechanism. Additionally, the ability of released naringin to inhibit lipid peroxidation is examined in vitro. Finally, the stability of the produced nanoparticles over seventy days is evaluated. Scientific Αrea: Green Chemistry, Pharmaceutical Chemistry, Nanotechnology Key words: naringin, polymeric nanoparticles, alginate, chitosan, natural deep eutectic solvents, drug release, antioxidant activity	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	131 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false