Ανάπτυξη διεργασίας εγκλωβισμού νέων βιοδραστικών αναστολέων της δράσης του ενζύμου ακετυλοχολινεστεράση σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων

Καραπαναγιώτη, Ευφροσύνη; Karapanagioti, Effrosyni

dc.contributor.author	Καραπαναγιώτη, Ευφροσύνη	el
dc.contributor.author	Karapanagioti, Effrosyni	en
dc.date.accessioned	2024-06-04T08:55:42Z
dc.date.available	2024-06-04T08:55:42Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59623
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27319
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	Κουμαρίνες	el
dc.subject	Κινολινόνες	el
dc.subject	Νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων	el
dc.subject	Αναστολή ακετυλοχολινεστεράσης	el
dc.subject	Αποδέσμευση βιοδραστικών ενώσεων	el
dc.subject	Coumarins	en
dc.subject	Quinolinones	en
dc.subject	Solid lipid nanoparticles	en
dc.subject	Acetylcholinesterase inhibition	en
dc.subject	Release of bioactive compounds	en
dc.title	Ανάπτυξη διεργασίας εγκλωβισμού νέων βιοδραστικών αναστολέων της δράσης του ενζύμου ακετυλοχολινεστεράση σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-02-27
heal.abstract	Οι κουμαρίνες αποτελούν ετεροκυκλικές ενώσεις της οικογένειας των βενζοπυρονών και περιέχουν στο μόριό τους τη χαρακτηριστική δομή 1-βενζοπυραν-2-όνη. Απαντώνται στη φύση σε ελεύθερη μορφή σε πολλά είδη φυτών και σε αιθέρια έλαια. Οι κινολινόνες από την άλλη, είναι ετεροκυκλικές αρωματικές ενώσεις αζώτου. Και οι δύο αυτές οικογένειες ενώσεων, λόγω της δομής τους, εμφανίζουν πολλές δράσεις, όπως αντιφλεγμονώδη, αντιμικροβιακή, αντιοξειδωτική, ακόμα και αντικαρκινική, αποτελώντας ιδανικές πρόδρομες ενώσεις για τη σύνθεση νεών βιοδραστικών μορίων με πιθανή φαρμακευτική χρήση. Στην επίτευξη επιθυμητών φαρμακευτικών ιδιοτήτων, καθώς και στη βελτίωσή τους, μεγάλη εφαρμογή βρίσκει το πεδίο της νανοτεχνολογίας με την ανάπτυξη νέων δομών σε επίπεδο νανοκλίμακας. Τα νανοσωματίδια με το μέγεθος και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας που διαθέτουν επιδέχονται τροποποίησης, που τα καθιστά ιδανικά για τη στοχευμένη μεταφορά φαρμάκων. Ειδικότερα, η κατηγορία των στερεών λιπιδικών νανοσωματιδίων (SLNs) έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα ελκυστική για τη στοχευμένη μεταφορά φαρμάκων, έχοντας τη δυνατότητα να διαπεράσουν ακόμα και τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, βρίσκοντας έτσι εφαρμογή στην αντιμετώπιση των νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπως η νόσος του Alzheimer. Μία από τις κυριότερες προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση της νόσου του Alzheimer αποτελεί η αναστολή της ακετυλοχολινεστεράσης (AChE), ένζυμο της οικογένειας των α/β υδρολασών, που καταλύει την υδρόλυση της ακετυλοχολίνης. Με τη δράση της αυτή τερματίζει τη μετάδοση παλμών στις χολινεργικές συνάψεις, σταματώντας τη νευροδιαβίβαση. Η αναστολή του ενζύμου αυξάνει την ποσότητα της ακετυλοχολίνης και τη δράση του νευροδιαβιβαστή. Για την αποτελεσματική λειτουργία του αναστολέα είναι απαραίτητο αυτός να φτάσει στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα. Έτσι, ο εγκλωβισμός των πιθανών αναστολέων της ακετυλοχολινεστεράσης σε νανοσωματίδια θα μπορούσε να αποτελέσει τη λύση, για να ξεπεραστεί το εμπόδιο του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Σκοπό της παρούσας εργασίας αποτέλεσε ο εγκλωβισμός ενός κινολινονικού (1) και ενός κουμαρινικού αναλόγου (8) σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων, η δομή των οποίων φαίνεται παρακάτω. Τα νανοσωματίδια παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο της γαλακτωματοποίησης με εξάτμιση του οργανικού διαλύτη σε συνδυασμό με υπερήχους, με δοκιμή διαφορετικών αναλογιών των συστατικών. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των νανοσωματιδίων ως προς την απόδοση του εγκλωβισμού, το δείκτη πολυδιασποράς και το μέγεθος με τη μέθοδο Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS), καθώς και ως προς το ζ-δυναμικό τους με ηλεκτροφόρηση. Τα νανοσωματίδια της ένωσης (1) εμφάνισαν απόδοση εγκλωβισμού 67%, μέση υδροδυναμική διάμετρο 255.6 nm, καλή ομοιομορφία με PDI 0.272 και αρκετά σταθερή διασπορά με ζ-δυναμικό -24.4 mV. Στην περίπτωση των νανοσωματιδίων της ένωσης (8), επιτεύχθηκαν απόδοση εγκλωβισμού 96%, μέση υδροδυναμική διάμετρος 375.0 nm, μέτρια ομοιομορφία με PDI 0.529 και εξαιρετικά σταθερή διασπορά με ζ-δυναμικό -35.5 mV. Ακόμα, πραγματοποιήθηκε μελέτη αποδέσμευσης της ένωσης (8), τόσο από λυοφιλοποιημένα νανοσωματίδια, όσο και από υδατική διασπορά νανοσωματιδίων, σε διαφορετικές συνθήκες pH και στους 37°C. Η αποδέσμευση ήταν γρηγορότερη στην περίπτωση των λυοφιλοποιημένων νανοσωματιδίων, ενώ δεν φάνηκε να επηρεάστηκε σημαντικά από τις συνθήκες pH (7.4 ή 1.2) και από την παρουσία ενζύμου στο ρυθμιστικό διάλυμα. Σε κάθε περίπτωση, η μαθηματική μοντελοποίηση υπέδειξε ως βέλτιστο το κινητικό μοντέλο Higuchi. Τέλος, οι δύο ενώσεις μελετήθηκαν ως προς την ικανότητα αναστολής της δράσης της ακετυλοχολινεστεράσης (AChE) και της βουτυρυλοχολινεστεράσης (BuChE) με την τροποποιημένη μέθοδο Ellman, τόσο σε ελεύθερη όσο και εγκλωβισμένη μορφή. Και οι δύο ενώσεις αποτελούν ικανούς αναστολείς και των δύο ενζύμων, με τα SLNs της ένωσης (1) να παρουσιάζουν ελαφρώς βελτιωμένη δράση (IC50=19.9 μΜ) σε σχέση με την ένωση σε ελεύθερη μορφή (IC50=23.4 μΜ) ως προς την αναστολή της BuChE.	el
heal.abstract	Coumarins are heterocyclic compounds, members of the benzopyrone family, containing the 1-benzopyran-2-one unit. They can be found in nature in several plants and essential oils. Quinolinones, on the other hand, are heterocyclic, aromatic compounds that contain nitrogen. Due to their chemical structure, they have been reported to have multiple biological properties, such as anticoagulant, antimicrobial, antioxidant, even anticancer activity, being ideal scaffolds for the design and synthesis of new bioactive compounds with possible pharmaceutical applications. Nanotechnology is the scientific filed that takes interest in achieving desirable pharmaceutical properties and improving them, by developing new structures at a nanoscale level. Nanoparticles’ size and surface characteristics allows them to be modified so that they can be used in targeted drug delivery. More specifically, the category of solid lipid nanoparticles (SLNs) has proven to be particularly popular targeted drug delivery systems, as they have shown the ability to even penetrate the blood-brain barrier, making it possible to treat neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease. One of the main approaches for the treatment of Alzheimer’s disease is the inhibition of acetylcholinesterase (AChE) an enzyme of the α/β hydrolase family, that catalyzes acetylcholine’s hydrolysis. Throughout this action, the pulse transmission in cholinergic synapses is terminated, ending the neurotransmission. Acetylcholinesterase’s inhibition increases the amount of acetylcholine and thus the neurotransmitter’s action. In order for the inhibitor to be effective, it is necessary to reach the Central and Peripheral Nervous System. Therefore, the encapsulation of acetylcholinesterase’s potential inhibitors could be a solution to overcome the blood-brain barrier. The aim of this diploma thesis was the encapsulation of a coumarin (8) and a quinolinone (1) compound in solid lipid nanoparticles, the molecular structure of which is shown below. The nanoparticles were prepared by the solvent emulsification-evaporation method combined with ultrasonication, after testing different mass ratios of the components. Then, the nanoparticles were evaluated for their encapsulation efficiency, polydispersity index, size and z-potential using the Dynamic Light Scattering method (DLS). SLNs of compound (1) presented a 67% encapsulation efficiency with a size of 255.6 nm, a PDI of 0.272 and a z-potential of -24.4 mV, which indicate a stable aqueous dispersion with good homogeneity. SLNs of compound (8) presented a 96% encapsulation efficiency with a size of 375.0 nm, a PDI of 0.529 and a z-potential of -35.5 mV, suggesting a very stable dispersion with moderate homogeneity. Furthermore, a release study of compound (8) from the SLNs was carried out, both from the lyophilized nanoparticles and the aqueous dispersion, in different pH conditions and at 37°C. The release was faster in the case of the lyophilized nanoparticles, while it did not appear to be significantly affected by the different pH conditions (7.4 or 1.2) or by the presence of an enzyme in the buffer. In each case, the kinetic modeling indicated the Higuchi kinetic model as optimal. Finally, the two compounds were evaluated for their ability to inhibit the activity of acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BuChE) using the modified Ellman method, both in free and encapsulated form. Both compounds are good inhibitors of both enzymes, with compound (1) SLNs showing slightly improved activity (IC50=19.9 μΜ) in comparison to the free compound (IC50=23.4 μΜ) when it comes to BuChE inhibition.	el
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	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	111 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false