Σύνθεση νανοσωματιδίων πολυ(γαλακτικού–συν-γλυκολικού οξέος) με χρήση μικρορευστονικής διάταξης για ελεγχόμενη απελευθέρωση φαρμάκου
Creators: name: Ζαραλή, Νίκη Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Μικρορευστονική
Νανοσωματίδια
Ενθυλάκωση
Microfluidics
Nanoparticles
Encapsulation

description: Η μεταμόσχευση είναι μια ιατρική διαδικασία κατά την οποία ένα όργανο ή ιστός μεταφέρεται από έναν δότη σε έναν δέκτη, προκειμένου να αντικαταστήσει κατεστραμμένο ή ανεπαρκές όργανο. Ωστόσο, το ποσοστό επιτυχίας της μεταμόσχευσης παραμένει, ακόμα και σήμερα, σχετικά χαμηλό λόγω της απόρριψης του μοσχεύματος από το ανοσοποιητικό σύστημα του δέκτη. Για την αποτροπή αυτής της απόρριψης, χορηγούνται ανοσοκατασταλτικά φάρμακα, τα οποία αναστέλλουν την δραστηριότητα του ανοσοποιητικού συστήματος, με τη δραστική ουσία Tacrolimus να είναι ένα από αυτά. Για τη βελτιστοποίησης της ενδοφλέβιας χορήγησης του φαρμάκου στον οργανισμό κρίνεται απαραίτητη η παρατεταμένη απελευθέρωση του. Το πολυ(γαλακτικό-συν-γλυκολικό οξύ) (PLGA) είναι ένα πολυμερές το οποίο έχει μελετηθεί εκτεταμένα ως πολυμερικός φορέας στα συστήματα χορήγησης φαρμακευτικών ουσιών, κυρίως λόγω της βιοσυμβατότητάς του καθώς και της εξαιρετικής βιοαποικοδόμησής του. Στόχος της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η παρασκευή νανοσωματιδίων PLGA (σε δύο διαφορετικές κατά βάρος αναλογίες γαλακτικού: γλυκολικού οξέος, 75:25 και 50:50 αντίστοιχα) για την ενθυλάκωση του φαρμάκου Tacrolimus, με σκοπό την ενδοφλέβια χορήγηση και την παρατεταμένη αποδέσμευση του στον οργανισμό. Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε αρχικά σύνθεση των νανοσωματιδίων PLGA με την χρήση μικρορευστονικής διάταξης (microfluidics), με στόχο την εύρεση των ιδανικών συνθήκων για την παραλαβή επιθυμητού μεγέθους νανοσωματιδίων. Η δομή των νανοσωματιδίων που συντέθηκαν μελετήθηκε με Φασματοσκοπία Υπέρυθρου Μετασχηματισμού Fourier (FTIR), ενώ η κρυσταλλική τους κατάσταση εξετάστηκε μέσω κρυσταλλογραφημάτων ακτινών-X (XRD). Τα θερμικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων μελετήθηκαν μέσω Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC), ενώ αυτά χαρακτηρίσθηκαν ως προς το μέγεθος τους μέσω της τεχνικής Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS) και απεικονίσθηκαν μέσω φωτογραφιών Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης (SEM). Στο δεύτερο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας, με τις συνθήκες που επιλέχτηκαν μεταξύ των παραπάνω, επαναλήφθηκε η διαδικασία και έγινε φόρτωση του κρυσταλλικού Tacrolimus στους πολυμερικούς φορείς, σε 2 διαφορετικές συγκεντρώσεις φαρμάκου (10 και 20 κ.β.%). Τα νανοσωματίδια χαρακτηρίστηκαν εκ νέου με όλες τις παραπάνω μεθόδους χαρακτηρισμού. Τέλος εξετάσθηκε η in vitro απελευθέρωση του φαρμάκου από το εσωτερικό των νανοσωματιδίων. Τα αποτελέσματα της εργασίας υποδηλώνουν την επιτυχή παρασκευή νανοσωματιδίων με την ενθυλάκωση στο εσωτερικό τους της δραστικής ουσίας στον πολυμερικό φορέα. Ο εγκλεισμός επέφερε μείωση της κρυσταλλικότητας της δραστικής, οδηγώντας με αυτόν τον τρόπο σε ελεγχόμενη απελευθέρωσής της κατά την in vitro αποδέσμευση.
description: Transplantation is a medical procedure in which an organ or tissue is transferred from a donor to a recipient to replace a damaged or insufficient organ. However, the success rate of transplantation remains relatively low, even today, due to graft rejection by the recipient's immune system. To prevent this rejection, immunosuppressive drugs are administered, which inhibit the activity of the immune system, with Tacrolimus being one of the active substances used. For optimizing the intravenous administration of the drug in the body, extended drug release is necessary. Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) is a polymer that has been extensively studied as a polymeric carrier in drug delivery systems, primarily due to its biocompatibility and excellent biodegradability. The aim of this thesis was to prepare PLGA nanoparticles (in two different lactic to glycolic acid ratios, 75:25 and 50:50 w/w, respectively) for encapsulating the drug Tacrolimus, with the goal of intravenous administration and extended release in the body. For this purpose, the synthesis of PLGA nanoparticles was initially performed using a microfluidic system, with the goal of finding the optimal conditions for obtaining the desired nanoparticle size. The structure of the nanoparticles synthesized was studied using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), while the crystalline state of the formulations was examined through X-ray diffraction (XRD). The thermal properties of the nanoparticles were studied using Differential Scanning Calorimetry (DSC), and they were characterized by size using Dynamic Light Scattering (DLS) and visualized through Scanning Electron Microscopy (SEM) images. In the second phase of the experimental process, using the conditions selected from the above, the process was repeated, and the crystalline drug was loaded into the nanoparticles at two different drug concentrations (10% and 20 wt%). The nanoparticles were re-characterized using all of the aforementioned characterization methods. Finally, the in vitro release of the drug from the nanoparticles was examined. The results of this study suggest the successful preparation of nanoparticles with encapsulated active substance within the polymeric carrier. The encapsulation resulted in a reduction in the crystallinity of the active substance, leading to controlled release during in vitro drug release.