Τρισδιάστατη εκτύπωση μιγμάτων χιτοζάνης και παραγώγων της για ελεγχόμενη απελευθέρωση φαρμάκων
Authors: Μιχαηλίδου Γεωργία 
Published: August 2023

Η χορήγηση φαρμακευτικών δραστικών μέσω επιθεμάτων τοπικής χορήγησης είναι μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική της συστηματικής από του στόματος χορήγησης. Τα φυσικά πολυμερή είναι ελκυστικά υλικά για πολλές βιοεφαρμογές συμπεριλαμβανομένης και της δημιουργίας επιθεμάτων τοπικής χορήγησης λόγω των εξαιρετικών τους ιδιοτήτων. Ωστόσο τα περισσότερα φυσικά πολυμερή εμφανίζουν μειονεκτήματα (περιορισμένη διαλυτότητα, χαμηλές μηχανικές ιδιότητες), τα οποία είναι εφικτό να υπερκαλυφθούν μέσω χημικής τροποποίησής τους καθώς και δημιουργίας μιγμάτων. Ανάμεσα στα φυσικά πολυμερή συγκαταλέγεται και η χιτοζάνη (CS), ένας πολυμερικός φορέας ο οποίος έχει μελετηθεί εκτεταμένα σε συστήματα χορήγησης φαρμακευτικών σκευασμάτων κυρίως λόγω της βιοσυμβατότητας και της βιοδιασπασιμότητάς της. Η τρισδιάστατη (3D) εκτύπωση είναι μια καινοτόμος τεχνική στον τομέα των φαρμακευτικών σκευασμάτων και πολλά υποσχόμενη για την παρασκευή πολύπλοκων δομών με εφαρμογή σε διάφορους τομείς της βιοϊατρικής και φαρμακευτικής τεχνολογίας. Στη φαρμακευτική τεχνολογία η χρήση της τεχνικής έχει βρει ιδιαίτερο πεδίο έρευνας λόγω της ικανότητας εφαρμογής προσωποποιημένων φαρμακευτικών σκευασμάτων ανάλογα με τις ανάγκες του εκάστοτε ασθενή. Ωστόσο, η εκτύπωση φυσικών πολυμερών είναι μια πρόκληση για την τεχνική της 3D εκτύπωσης λόγω των ισχνών μηχανικών τους ιδιοτήτων. Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η σύνθεση δύο παραγώγων της CS με χρήση βιοπροερχόμενων ενώσεων όπως η βανιλίνη (VACS) και η 2-μεθοξυ-4-βινυλο φαινόλη (MVP) και ο σχηματισμός μιγμάτων των νέων παραγώγων με τη CS. Μίγματα της CS με τα νέα παράγωγα που συντέθηκαν παρασκευάσθηκαν στις αναλογίες CS/CS-παράγωγο 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 w/w και μελετήθηκαν σε βάθος σε ότι αφορά την αναμιξιμότητά τους. Στις αναλογίες όπου διαπιστώθηκε η βέλτιστη αλληλεπίδραση μεταξύ των πολυμερών, μελετήθηκε η παρασκευή μελανιών υψηλής συγκέντρωσης. Το ιξώδες των μελανιών μελετήθηκε αυξανομένης ταχύτητας περιστροφής και θερμοκρασίας και διαπιστώθηκε η μη νευτώνεια συμπεριφορά των μιγμάτων. Τα μελάνια εκτυπώθηκαν σε 3D πλέγματα τα οποία μελετήθηκαν αναφορικά με τη διαστασιακή τους σταθερότητα καθώς και τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά. Τα δείγματα είχαν την ικανότητα διατήρησης της δομής τους ενώ τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά εξαρτήθηκαν κυρίως από την αναλογία των πολυμερικών υλικών των μιγμάτων η οποία καθόρισε το ποσοστό προσρόφησης υδατικών διαλυμάτων, που είναι ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες για την εφαρμογή τους σε συστήματα χορήγησης δραστικών.Στα πολυμερικά επιθέματα, προστέθηκε η φαρμακευτική δραστική προπιονική φλουτικαζόνη (FLU) η οποία χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο για τη θεραπεία της ατοπικής δερματίτιδας. Η FLU είναι μια υδρόφοβη δραστική με πολύ μικρή ικανότητα διάλυσης σε υδατικά διαλύματα. Ο έλεγχος της in vitro απελευθέρωσης από τα επιθέματα έδειξε σαφή βελτίωση της αποδέσμευσης της FLU συγκριτικά με την ικανότητα διάλυσης της καθαρής δραστικής. Μάλιστα, το προφίλ απελευθέρωσης εξαρτάται άμεσα από την αναλογία των πολυμερικών υλικών των μιγμάτων καθώς και από τη συγκέντρωση της δραστικής στα επιθέματα. Συνολικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής καταδεικνύουν τη θετική επίδραση της τροποποίησης της δομής της CS με φαινολικά μονομερή, τόσο στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υλικών όσο και στη συμπεριφορά των μιγμάτων που μελετήθηκαν. Τα μελάνια που προέκυψαν εκτυπώθηκαν με επιτυχία μέσω εκτυπωτή πνευματικής εξώθησης ενώ η απελευθέρωση της δραστικής από τις εκτυπωμένες δομές είχε σαν αποτέλεσμα τη σαφή βελτίωση της απελευθέρωσης της FLU.