Ανάπτυξη και Χαρακτηρισμός Νανοσωματιδιακού Συστήματος Μεταφοράς της Κερσετίνης για Καρδιαγγειακές Εφαρμογές
Creators: name: Γιαννούλη, Μαρίνα Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Ηλεκτροψεκασμός
Σύστημα μεταφοράς φαρμάκου
Καρδιαγγειακές παθήσεις
Electrospraying
Drug delivery system
Cardiovascular Diseases

description: Η στεφανιαία νόσος αποτελείται από μια ετερόκλιτη ομάδα διαταραχών και συνεχίζει να είναι η κύρια αιτία θνησιμότητας και νοσηρότητας στoν κόσμο, σύμφωνα με την τελευταία πληροφοριακή έκδοση του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (2016). Η αντιμετώπιση των καρδιαγγειακών παθήσεων με κυρίαρχη την αθηροσκλήρωση, επιτυγχάνεται μέσω φαρμακολογικών θεραπειών που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της εξέλιξης και των συμπτωμάτων της νόσου ή/και με χρήση επεμβατικών προσεγγίσεων. Η διαδερμική αγγειοπλαστική (PCI) με χρήση μπαλονιού και παράλληλη εμφύτευση ενδοστεφανιαίας πρόθεσης (stent) είναι σήμερα η θεραπεία εκλογής για την αντιμετώπιση της αρτηριακής στένωσης. Ωστόσο, οι μετέπειτα επιπλοκές της PCI με βασικές την επαναστένωση και την εκ νέου αθηροσκλήρωση και θρόμβωση των αγγείων, αποτελούν τις κύριες προκλήσεις που καλείται να αντιμετωπίσει σήμερα η επεμβατική καρδιολογία. Τελευταία είναι ευρέως αποδεκτό ότι υψηλά επίπεδα οξειδωτικού στρες αφορούν όλες τις περιπτώσεις της διαδερμικής στεφανιαίας αγγειοπλαστικής με χρήση stent ενώ παράλληλα τα υψηλά επίπεδα ελευθέρων ριζών σχετίζονται άμεσα με τους σημαντικότερους παράγοντες κινδύνου που συντελούν στην παθοφυσιολογία και κλινική έκφραση της καρδιαγγειακής νόσου.Μεταξύ των διάφορων προσεγγίσεων για την πρόληψη και την αντιμετώπιση των επιπλοκών της αγγειοπλαστικής, οι εφαρμογές ης Νανοτεχνολογίας και της Νανοïατρικής μέσω των καινοτόμων 3ης γενιάς επικαλυμμένων ενδοπροθέσεων με πολυμερικά νανοσωματιδιακά συστήματα μεταφοράς φαρμάκων, αποτελούν πολλά υποσχόμενα συστήματα που αντιμετωπίζουν τα βασικά μειονεκτήματα των προγενέστερων stents. Τα πολυμερικά νανοσωματίδια αποτελούν βέλτιστα συστήματα μεταφοράς φαρμακευτικών ουσιών και παρουσιάζουν πλεονεκτήματα ως προς το ελεγχόμενο προφίλ αποδέσμευσης των φαρμάκων , ενώ λόγω του μεγέθους τους φαίνεται να είναι λιγότερο ερεθιστικά προς το αγγείο συγκριτικά με τις πολυμερικές επικαλύψεις των 2ης γενιάς επικαλυμμένων με φαρμακευτικές ουσίες stent (DES). Στην παρούσα μελέτη παρασκευάστηκαν βιοσυμβατά πολυμερικά νανοσωματίδια PLGA μέσω της τεχνικής του Hλεκτροψεκασμού (Electrospray) ως βάση για την ανάπτυξη συστήματος μεταφοράς του αντιοξειδωτικού φλαβονοειδούς κερσετίνη και απώτερο στόχο την ανάπτυξη νανοσωματιδιακής επικάλυψης στην επιφάνεια μεταλλικού stent, στοχεύοντας στην τοπική αντιμετώπιση των υψηλών επιπέδων οξειδωτικού στρες που παρατηρούνται μετά από τη διαδερμική στεφανιαία αγγειοπλαστική με χρήση stent. Πιο συγκεκριμένα, στα αρχικά στάδια της μελέτης έγινε ανάπτυξη κενών και φορτωμένων με κερσετίνη PLGA νανοσωματιδίων με την τεχνική Electrospray. Τα συστήματα αυτά, αφού βελτιστοποιήθηκαν με βάση την επιθυμητή νανοσωματιδιακή μορφολογία, μελετήθηκαν ως προς τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Ακολούθως διερευνήθηκε ο in vitro χρόνος αποικοδόμησης τους και μελετήθηκε in vitro η κινητική συμπεριφορά αποδέσμευσης της κερσετίνης από τους πολυμερικούς νανοφορείς. Στη συνέχεια, το νανοσωματιδιακό σύστημα μελετήθηκε ως προς τη σταθερότητα και την κρυσταλλική κατάσταση των συστατικών του. Στο επόμενο μέρος της παρούσας μελέτης, έλαβε χώρα η εναπόθεση του συστήματος στην επιφάνεια stent κοβαλτίου-χρωμίου μέσω της τεχνικής του ηλεκτροψεκασμού και επιβεβαιώθηκε η πλήρης επικάλυψη του. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν μελέτες κυτταροτοξικότητας και εξετάστηκε η επίδραση του συστήματος στην ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό του κυτταρικού πληθυσμού. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας εργασίας κατέδειξαν την τεχνική του ηλεκτροψεκασμού ως ιδανική τεχνική ενός σταδίου για την ανάπτυξη βέλτιστου βιοσυμβατού συστήματος μεταφοράς της κερσετίνης για χρήση ως επικάλυψη καρδιαγγειακής ενδοπρόθεσης, με ελπιδοφόρα αποτελέσματα ως προς την αντιμετώπιση των επιπλοκών της διαδερμικής αγγειοπλαστική
description: Cardiovascular Diseases (CVDs) consists of a variety of heterogeneous disorders, whilst is the leading cause of death in the world, with the highest mortality and disease rates according to World Health Organization (2016 revision). Treatment of cardiovascular diseases such as atherosclerosis is achieved through a series of pharmaceutical strategies used to prevent or alleviate disease symptoms, or through surgical procedures. Percutaneous coronary intervention (PCI) with a balloon catheter and use of coronary stents is the most frequently used method to treat a blocked ("stenosed") coronary artery. However, post-surgery complications may occur, with the most frequent being restenosis, a new atherosclerosis and vascular thrombosis, which set a need for new therapeutic strategies. Nowadays, it is widely accepted that high levels of oxidative stress are present in almost all cases of PCI, while high levels of free radicals seem to be strongly associated with some of the most crucial risk factors of cardiac disease. Among different procedures used for the prevention and treatment of angioplasty complications, Nanotechnology and Nanomedicine applications, through a series of innovative 3rd generation drug delivery systems coated with polymeric nanoparticles, show considerable advantages compared to bare metal and drug eluting stents. Polymeric nanoparticles are great delivery systems of pharmaceutical substances, able to provide a controlled drug release, while due to their convenient size, they seem to be less harmful to the vessel compared to 2nd generation drug eluting stents (DES). In this study, we fabricated biocompatible polymeric nanoparticles PLGA using Eletrospray technique as basis for the initiation of a delivery system of the antioxidative flavonoid Quercetin. With this method, we developed a nanoparticle coating in the surface of metallic stents, in order to mitigate the impact of high levels of oxidative stress caused after stent-based PCI procedure. Specifically, in the beginning of the study, we formulated blank Quercetin PLGA nanoparticles via Electrospray. After the optimization of these systems in terms of nanoparticle morphology, we continue with the exploration of their morphological properties. Furthermore, we studied the in vitro drug release kinetic behavior of Quercetin from polymeric nanocarriers. The nanoparticles were further studied with respect to stability and crystalline state of constituents. In the next part of this study, we applied the system in a cobalt-chromium stent surface through Eletrospray Deposition Technique and confirmed its utter coating. Finally, we conducted some cell toxicity experiments and examined the impact of system in the development and cell proliferation. We found that Electrospray technique seems to perform quite well as a single-step method to develop an improved biocompatible drug delivery system of quercetin for the coating of cardiovascular stents, which consequently shows promising results towards post-surgery complications of PCI