Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός προηγμένων νανοϋβριδικών υλικών
Authors: Καραναστάσης Απόστολος 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή πραγµατεύεται την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισµό προηγµένων νανοϋβριδικών µικροπηκτών µε έµφαση σε τελικές βιοϊατρικές εφαρµογές ενθυλάκωσης, µεταφοράς και αποδέσµευσης ενεργών φαρµακευτικών ουσιών. Το θερµοαποκρίσιµο πολυµερές πολυ(Νισοπροπυλακρυλαµίδιο) υπήρξε το βασικό συστατικό των µικροπηκτών και το ακρυλικό οξύ χρησιµοποιήθηκε ως το δεύτερο δραστικό συµµονοµερές. Για την επιτεύξη των αριστοποιηµένων ιδιοτήτων (µέγεθος ~ 200 nm, θερµοκρασία µετάπτωσης φάσης ~ 36.7 °C, µορφολογία πυρήνα/κελύφους και επιφανειακή χηµική δραστικότητα) αναπτύχθηκε ένα πρωτόκολο πολυµερισµού κατά το οποίο το δραστικό συµµονοµερές υπεισέρχεται στην αντίδραση σε χρόνο µεταγενέστερο της έναρξης του πολυµερισµού. Για την ερµηνεία των αποτελεσµάτων προτάθηκε ένα νέο µηχανιστικό µοντέλο, σύµφωνα µε το οποίο η εισαγωγή µονοµερικών στοιχείων ακρυλικού νατρίου στις διαδιδόµενες υδροφοβικές (στην θερµοκρασία διεξαγωγής του πολυµερισµού) αλυσίδες τουPNiPAm επάγει ψευδοτασιενεργό δράση και ως εκ τούτου προκαλεί την σταθεροποίηση των αναπτυσσόµενων κολλοειδών. Ο χαρακτηρισµός των υδροδυναµικών διαστάσεων πραγµατοποιήθηκε µε δυναµική σκέδαση φωτός(DLS) µεταβλητής θερµοκρασίας σε διαφορετικές τιµές του pH. O χαρακτηρισµός του συνολικού φορτίου και των επιφανειακών δραστικών θέσεων πραγµατοποιήθηκε µέσω του συνδυασµού µετρήσεων ηλεκτροφορετικής σκέδασης φωτός (ELS) µε pH-µετρικές και ηλεκτρολυτικές τιτλοδοτήσεις. Το αριστοποιηµένο υλικό χρησιµοποιήθηκε ως ικρίωµα για την ανάπτυξη του τελικού τριλειτουγικού νανοϋβριδικού υλικού. Αρχικά συντέθηκε ένα παράγωγο της χρωµοφόρας φθορεσίνη µε φέρουσα άµινο δραστικότητα, το οποίο προσδέθηκε οµοιοπολικά στην επιφάνεια των καρβόξυλο δραστικών µικροπηκτών. Στην συνέχεια ακολούθησε η in-situ εναπόθεση της µαγνητικής νανοφάσης του γ-οξειδίου του σιδήρου στην επιφάνεια των φθορίζοντων µικροπηκτών, µέσω µίας διεργασίας καθοδηγούµενης συγκαταβύθισης αλάτων σιδήρου στις παραµένουσες δραστικές θέσεις. Ο µοριακός χαρακτηρισµός περιελάµβανε την χρήση φασµατοσκοπικών τεχνικών FT-IR, 1H-NMR και 13CNMR.Οι φωτοφυσικές ιδιότητες µελετήθηκαν µε φασµατοσκοπίες φθορισµού και ορατού-υπεριώδους (UV-Vis). Τα φθορίζοντα και φθορίζοντα/νανοϋβριδικάυλικά επέδειξαν αξιοσηµείωτη συµπεριφορά, µε διττή θερµική/οπτική αποκρισιµότητα ανάλογα µε το pH. Τα υλικά χαρακτηρίστηκαν στην στερεά κατάσταση µε θερµική σταθµική ανάλυση (TGA) και µαγνητοµετρία παλλόµενου δείγµατος (VSM) για τον προσδιορισµό του ανόργανου ποσοστού και την µελέτη των µαγνητικών ιδιοτήτων αντίστοιχα. Στο τελευταίο στάδιο της ανάπτυξης, η βιοσυµβατότητα των υλικών ως νανοφορείς αξιολογήθηκε µέσω της πρόσληψης από καρκινικά κύτταρα της σειράς HeLa και την µελέτη της κυτταρικής βιωσιµότητας µε δοκιµή ΜΤΤ. Τα υλικά αξιοποιήθηκαν περαιτέρω για την ενθυλάκωση του αντικαρκινικού φαρµάκου δοξορουβικίνη. Η µελέτη κυτταρικής πρόσληψης των νανοφορέων µε ενθυλακωµένη δοξορουβικίνη απέδειξε την ενδοκυτταρικά ελεγχόµενη απελευθέρωση του φαρµάκου από όλα τα σύστηµατα. Η παρουσία της µαγνητικής φάσης αποδεικνύεται ότι συµβάλλει καθοριστικά στην ενθυλάκωση της δοξορουβικίνης σε πολύ µεγάλο ποσοστό.Για την εξακρίβωση του µηχανισµού απελευθέρωσης, πραγµατοποιήθηκαν δοκιµές in-vitro από τις οποίες επιβεβαιώθηκε ότι η διεργασία απελευθέρωσης ελέγχεται από το pH και συγκεκριµένα πραγµατοποιείται σε ελαφρώς όξινες συνθήκες.