Χαρακτηρισμός και μελέτη κινητικής συμπεριφοράς πολυμερικών συστημάτων ελεγχόμενης αποδέσμευσης
Authors: Σούλας Δημήτριος 
Published: January 2014

Η παρούσα εργασία αναφέρεται στη μελέτη ενός πολυμερικού συστήματος ελεγχόμενης αποδέσμευσης τύπου μήτρας, στο οποίο η αποδέσμευση της δραστικής ουσίας ενεργοποιείται από την εισχώρηση του νερού. Στην περίπτωση υδρόφοβων πολυμερικών συστημάτων τύπου μήτρας, η εισχώρηση του νερού υποβοηθάται σημαντικά από την παρουσία υδατοδιαλυτών, ωσμωτικώς δραστικών εκδόχων. Η παρουσία τέτοιων, υπό μορφή κόκκων εκδόχων, μέσα στο υδρόφοβο πολυμερές, προκαλεί τη διόγκωση του ή/και το σχηματισμό μικροσκοπικών ρωγμών, οδηγώντας έτσι στο σχηματισμό ενός εσωτερικού δικτύου δια μέσω του οποίου θα μπορούσε να επιταχυνθεί η αποδέσμευση της βιολογικώς δραστικής ουσίας και να μπορεί να αρθεί το μειονέκτημα του μειούμενου ρυθμού που χαρακτηρίζει τα συστήματα τύπου μήτρας. ?στόσο ακόμα και σε αυτή την περίπτωση, η κινητική αποδέσμευσης των δραστικών ουσιών, συνήθως αποκλίνει από τον επιδιωκόμενο σταθερό ρυθμό. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η βελτιστοποίηση ενός τέτοιου συστήματος, μέσω: i) Της πειραματικής μελέτης της επίδρασης της ωσμωτικής δράσης εκδόχων με διαφορετική διαλυτότητα στο νερό, τα οποία έχουν ενσωματωθεί στο υδρόφοβο πολυμερές. ii) Της πειραματικής μελέτης της κινητικής αποδέσμευσης μίας υδρόφιλης, βιολογικώς δραστικής ουσίας απουσία και παρουσία των παραπάνω ωσμωτικώς δραστικών εκδόχων. iii) Της καταγραφής της εισρέουσας ποσότητας νερού στις παραπάνω περιπτώσεις και τη μελέτη της επίδρασης της, στην κινητική αποδέσμευσης των ουσιών. iv) Της κατασκευής μίας πολυστρωματικής διάταξης μέσω της οποίας θα είναι δυνατή η επίτευξη σταθερού ρυθμού αποδέσμευσης της βιολογικώς δραστικής ουσίας. v) Του χαρακτηρισμού των πολυμερικών μητρών, μετά την αποδέσμευση των δραστικών ουσιών, έτσι ώστε να αποσαφηνιστεί ο μηχανισμός αποδέσμευσης αυτών των ουσιών. Το πολυμερές που χρησιμοποιήθηκε ήταν ελαστομερές σιλικόνης (πολυ(διμεθυλοσιλοξάνη)-PDMS) (GE RTV615- Silicone Rubber) και αποτελούσε το προϊόν της ανάμιξης δύο συστατικών (RTV-Α και RTV-Β) τα οποία σχηματίζουν το τελικό δικτυωμένο πολυμερές σε θερμοκρασία δωματίου. ?ς έκδοχα με ωσμωτική δράση, χρησιμοποιήθηκαν τρία άλατα διαφορετικής διαλυτότητας στο νερό: NaCl, CsNO3 και CsCl, ενώ ως βιολογικώς δραστική ουσία χρησιμοποιήθηκε η 7-(β-υδροξυ-προπυλο)θεοφυλλίνη (προξυφυλλίνη), ένα υδατοδιαλυτό παράγωγο της θεοφυλλίνης. Αρχικά, μελετήθηκε ο μηχανισμός δικτύωσης του τελικού πολυμερούς με τη χρήση φασματοσκοπίας 1Η-NMR, 13C-NMR και FT-IR και αποκλείσθηκε η πιθανότητα χημικής 165 αλληλεπίδρασης των συστατικών RTV-Α και RTV-Β με την προξυφυλλίνη με τη χρήση διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (D.S.C.). Τα μεγέθη των κόκκων των αλάτων ήταν περίπου 10μm, ενώ της προξυφυλλίνης περίπου 1μm και προσδιορίστηκαν με οπτική μικροσκοπία και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (S.E.M.). Οι μεμβράνες που κατασκευάσθηκαν ήταν επίπεδης γεωμετρίας και είχαν ενσωματωμένα: i) NaCl σε πέντε διαφορετικές συγκεντρώσεις (0,02-0,23v/v) ii) CsNO3 και CsCl σε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις (0,06 και 0,12v/v) iii) προξυφυλλίνη σε τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις (0,05, 0,11 και 0,22v/v) iv) προξυφυλλίνη σε συγκέντρωση 0,11v/v ταυτόχρονα με NaCl σε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις (0,04 και 0,07v/v) είτε CsNO3 ή CsCl σε μία αρχική συγκέντρωση (0,07v/v). Τα δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις, είχαν διαστάσεις 2x2cm2 και πάχη 370-420μm. Η αποδέσμευση των δραστικών ουσιών έγινε σε απιονισμένο νερό σταθερής θερμοκρασίας, υπό συνεχή ανάδευση. Τα ποσά των αλάτων που εκλύθηκαν μετρήθηκαν αγωγιμομετρικά, ενώ της προξυφυλλίνης με φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού.