Σύνθεση αμφίφιλων πολυπεπτιδικών πολυμερών βασισμένα στην πολυ(ιστιδίνη), για τη μελέτη εγκλωβισμού και αποδέσμευσης αντικαρκινικών φαρμάκων
Authors: Αθανασίου Βαρβάρα 
Published: November 2022

Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή παρουσιάζεται η σύνθεση μίας σειράς πολυπεπτιδικών συμπολυμερών βασισμένα στην πολυ(ιστιδίνη). Η σύνθεσή τους πραγματοποιήθηκε μέσω πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου των προστατευμένων Ν-καρβοξυ ανυδριτών (μονομερή), με χρήση αμινο-τελικού πολυ(αιθυλενοξειδίου) (mPEO-NH2) ως μακροαπαρχητή. Για τη σύνθεση των Ν- καρβόξυ ανυδριτών των α-αμινοξέων, τον καθαρισμό των διαλυτών, αλλά και για τη λήψη καλά καθορισμένων πολυμερών, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές υψηλού κενού, εξασφαλίζοντας υψηλή καθαρότητα στο σύστημα. Η επιτυχής σύνθεση όλων των πολυμερών επιβεβαιώθηκε με τις τεχνικές της χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγεθών (SEC), του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού πρωτονίου (1Η-NMR) και της φασματοσκοπίας υπερύθρου (FT-IR). Επιπλέον, μελετήθηκε η εξάρτηση της δευτεροταγούς δομής των πολυπεπτιδίων από το pH και τη θερμοκρασία με την τεχνική του κυκλικού διχρωϊσμού (CD). Η τεχνική της Δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) χρησιμοποιήθηκε, προκειμένου να μελετηθεί η ικανότητα αυτοοργάνωσης και το μέγεθος των συντιθέμενων νανοσωματιδίων, ενώ το επιφανειακό τους φορτίο προσδιορίστηκε με την τεχνική του ζ-δυναμικού. Επιπροσθέτως, αποδείχθηκε ότι τα πολυπεπτιδικά πολυμερή του τύπου PEO-b- PHis έχουν την ικανότητα να αυτοοργανώνονται σε υδατικά διαλύματα και να σχηματίζουν μικυλλιακές δομές, από υδρόφιλο κέλυφος πολυ(αιθυλενοξειδίου) και υδρόφοβο pH-αποκρινόμενο πυρήνα πολυ(ιστιδίνης). Το πολυπεπτιδικό συμπολυμερές PEO-b-PHis έχει την ικανότητα να εγκλωβίζει και να αποδεσμεύει το αντικαρκινικό φάρμακο της σισπλατίνης, με ένα στοχευμένο και ελεγχόμενο τρόπο, σε συνθήκες καρκινικού ιστού, αλλά και της δοξορουβικίνης, όπως αποκάλυψαν in vitro μελέτες αποδέσμευσης σε κύτταρα καρκίνου του μαστού.Τέλος, παρουσιάζεται μια καινούρια, απλή και έξυπνη στρατηγική για τη σύνθεση υβριδικών νανοσωματίδιων που περιέχουν νανοκελύφη χρυσού (AuNSs) και έχουν την ικανότητα να απορροφούν στην εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία (near- infrared). Υβριδικά πολυπεπτίδια του τύπου poly(ethylene oxide)-b-poly(L- histidine), poly(ethylene oxide)-b-poly(L-histidine)-b-poly(L-phenylalanine) και poly(ethylene oxide)-b-poly(L-histidine)-b-poly(γ-benzyl-L-glutamate) συντέθηκαν για την ανάπτυξη των AuNSs. Αρχικά σχηματίστηκαν σφαιρικά νανοσωματίδια (NPs) από την αυτό-οργάνωση των αμφίφιλων συμπολυπετιδίων στο νερό. Η προσθήκη του HAuCl4 και η θέρμανση που ακολούθησαν, είχαν ως αποτέλεσμα στην αναγωγή του Au(III) από την PHis οδηγώντας στον σχηματισμό νανοσωματιδίων χρυσού μόνο στο στρώμα της PHis με αποτέλεσμα το σχηματισμό νανοκελύφους χρυσού. Τα συντιθέμενα νανοσωματίδια αποτελούνται από μια εξωτερική στιβάδα PEO, από μια στιβάδα PHis, η οποία περιέχει τη νανοστιβάδα χρυσού και έναν πυρήνα PPhe ή PBLG αντίστοιχα. Ελέγχοντας το πάχος του AuNS και τη διάμετρο του πυρήνα από τα μοριακά χαρακτηριστικά των προδρόμων πολυμερών, καθώς και την αναλογία PHis/Au(III), οι οπτικές ιδιότητες των AuNSs μπορούν να ρυθμιστούν για να απορροφούν σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος. Έτσι, επιτύχαμε μια μετατόπιση του μεγίστου της απορρόφησης που αντιστοιχεί στον διαμήκη επιφανειακό συντονισμό πλασμονίου σε μήκη κύματος στο NIR. Το μέγεθος και η μορφολογία των AuNPs εξετάστηκαν με TEM και DLS. Μελέτες σχετικά με την αύξηση της θερμοκρασίας των διαλυμάτων NPs που ακτινοβολούνται με laser χαμηλής ακτινοβολίας στα 808 nm έδειξαν την ικανότητα των νανοσωματιδίων (NPs) να προκαλούν θερμική κατάλυση στα κύτταρα. Παρουσιάζουμε μια νέα προσέγγιση για το σχεδιασμό και την εύκολη σύνθεση βιοσυμβατών πολυμερικών νανοσωματιδίων με AuNSs με μέγιστη οπτική απορρόφηση στο NIR, καθιστώντας τα χρήσιμα βιοϋλικά όχι μόνο για μοριακή απεικόνιση αλλά και για φωτοθερμική θεραπεία.