Ανάπτυξη και διερεύνηση ιδιοτήτων νανοδοχείων για εφαρμογές στην ιατρική
Authors: Χατζηπαυλίδης Αλέξανδρος 
Published: September 2021

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη και η διερεύνηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων διάφορων σύνθετων πολύ-λειτουργικών νανοδομών, καθώς και η αποτίμηση της λειτουργικότητας τους σε διάφορες εφαρμογές της νανοϊατρικής. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν διάφορες σύνθετες νανοδομές, που συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των επιμέρους συστατικών τους (πολυμερικά δίκτυα αποκρινόμενα σε εξωτερικά ερεθίσματα, ανόργανες επικαλύψεις, νανοσωματίδια) συνιστούν σύνθετα πολύ-λειτουργικά νανοσυστήματα με εφαρμογές που σχετίζονται με το πεδίο της νανοϊατρικής. Η πρωτοτυπία της έρευνας εντοπίζεται κυρίως στις στρατηγικές που ακολουθήθηκαν για την ανάπτυξη των σύνθετων και πολύ-λειτουργικών νανοδομών και στο συνδυασμό διαφόρων λειτουργικοτήτων με εφαρμογές ιατρικού ενδιαφέροντος. Στο πλαίσιο της διατριβής παρασκευάστηκαν σύνθετες μαγνητικές νανοσφαίρες διοξειδίου του πυριτίου με δομή τύπου πυρήνα φλοιού και υπερπαραμαγνητική συμπεριφορά. Τα αποτελέσματα της κυτταροτοξικότητας σε συνδυασμό με τα δομικά και μαγνητικά χαρακτηριστικά που καταγράφηκαν υποδηλώνουν ότι το υλικό που μελετήθηκε συγκεντρώνει κάποια βασικά χαρακτηριστικά για τη χρήση του στο πεδίο της μαγνητικής υπερθερμίας. Επιπλέον, παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν σύνθετες δικτυωμένες πολυμερικές νανοσφαίρες ακολουθώντας την τεχνική του πολυμερισμού απόσταξης-καταβύθισης. Στο εσωτερικό των νανοσφαιρών σχηματίστηκε επιτυχώς κοιλότητα μέσω της επιλεκτικής απομάκρυνσης της μη δικτυωμένης πολυμερικής μήτρας (template), ενώ στην επιφάνεια και στο εσωτερικό τους αναπτύχθηκαν μαγνητικά νανοσωματίδια και νανοσωματίδια αργύρου είτε εγκλωβίστηκαν με άλλη μέθοδο. Οι σύνθετες κοίλες νανοσφαίρες χαρακτηριστήκαν διεξοδικά με μια σειρά από πειραματικές τεχνικές και εμφάνισαν επιθυμητά χαρακτηριστικά για εφαρμογές μεταφοράς και ελεγχόμενης αποδέσμευσης φαρμάκου μέσω της απόκρισης σε μεταβολές του pH και στην παρουσία αναγωγικών παραγόντων και επιβεβαιώθηκε η συνέργεια των δύο διαφορετικών ερεθισμάτων. Επιπλέον, μελετήθηκε η απόδοση τους σε διάφορες εφαρμογές της νανοϊατρικής, όπως η αντιβακτηριακή δράση, η μαγνητική υπερθερμία και η επιφανειακή ενίσχυση της σκέδασης Raman, ως μια πρωτότυπη μέθοδος σήμανσης και απεικόνισης. Επίσης, αποτιμήθηκε η καταλληλότητα της μαγνητικής υπερθερμίας ως μηχανισμός αναστολής ή περιορισμού της ανάπτυξης αποικιών βακτηρίων. Μελετήθηκε επίσης η σύνθεση και η ενσωμάτωση νανοσωματιδίων οξειδίου του ψευδαργύρου σε μια από τις κυριότερες κατηγορίες βιο-υλικών, όπως είναι αυτή των οστικών τσιμέντων. Ειδικότερα, αποτιμήθηκαν δύο σημαντικές παράμετροι που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα της συγκεκριμένης κατηγορίας βιο-υλικών, οι μηχανικές ιδιότητες και η δυνατότητα βελτίωσης της αντιβακτηριακής δράσης. Οι (νανο)μηχανικές ιδιότητες των δισκίων οστικού τσιμέντου μελετήθηκαν μέσω της προηγμένης μεθόδου χαρακτηρισμού της νανοσκληρομέτρησης. Από τα αποτελέσματα συγκεντρώθηκαν κάποιες βασικές ενδείξεις ότι τα νανοσωματίδια ZnO μπορούν να συμβάλουν στην βελτίωση των αντιβακτηριακών ιδιοτήτων των σύνθετων βιο-υλικών και στην μείωση της ποσότητας των αντιβιοτικών φαρμάκων που χρησιμοποιούνται. Συνολικά, τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν και συζητήθηκαν στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής έδειξαν ότι οι στρατηγικές που ακολουθήθηκαν μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη και την παραγωγή πολύ-λειτουργικών υβριδικών νανοσυστημάτων με ένα σχετικά ευρύ φάσμα εφαρμογών στο πεδίο της νανοϊατρικής.