Παρασκευή και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοφορέων με αλκαννίνες/σικονίνες
Creators: name: Αντωνίου, Χρυσάνθη Μαρία Αντωνίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Μαγνητικά νανοσωματίδια
Φυσικά προϊόντα
Αλκαννίνες/Σικονίνες
Magnetic nanoparticles
Natural products
Alkannin/Shikonin

description: Τις τελευταίες δεκαετίες, τεράστια ερευνητική προσπάθεια έχει αφιερωθεί στα μαγνητικά νανοσωματίδια (Magnetic Nanoparticles, MNPs), η οποία αποδεικνύεται από την αύξηση των σχετικών δημοσιεύσεων και πολλών άρθρων ανασκόπησης. Η χρήση των μαγνητικών νανοσωματιδίων και κυρίως των νανοσωματιδίων οξειδίου του σιδήρου (Iron Oxide Nanoparticles, IONs) ποικίλει σε εφαρμογές στον ιατρικό τομέα. Τα ΜNPs μπορούν να αποτελέσουν κατάλληλη πλατφόρμα για στοχευμένη χορήγηση δραστικών ουσιών και ταυτόχρονα μπορούν να δράσουν ως διαγνωστικά εργαλεία εξαιτίας των χαρακτηριστικών τους. Τα MNPs παρέχουν ιδιότητες ενίσχυσης της αντίθεσης στην απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (Magnetic Resonance Imaging, MRI), ενώ παράλληλα χρησιμοποιούνται στη μαγνητική υπερθερμία (Magnetic Hyperthermia, HP), καθώς μπορούν να αυξήσουν τη θερμοκρασία τοπικά και να συμβάλουν στην αντιμετώπιση καρκινικών κυττάρων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρατίθεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση των MNPs και ιδιαιτέρως των IONs ως φορείς βιοδραστικών μορίων που προέρχονται από φυσικά προϊόντα για βιολογικές εφαρμογές, ιδίως για την αντιμετώπιση καρκινικών κυττάρων. Επιπλέον, στη παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία, πραγματοποιήθηκε η παρασκευή μαγνητικών νανοφορέων με ενσωμάτωση μείγματος χρωστικών αλκαννινών /σικονινών (alkannins/shikonins, AS). Το μείγμα AS επιλέχθηκε καθώς πειραματικές μελέτες έδειξαν πως τα φυσικά προϊόντα αλκαννίνη, σικονίνη και τα παράγωγά τους εμφανίζουν αξιοσημείωτες επουλωτικές, αντικαρκινικές, αντιμικροβιακές, αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές και αντιθρομβωτικές ιδιότητες. Στο πειραματικό μέρος αυτής της εργασίας, παρασκευάστηκαν μαγνητικοί νανοφορείς με επικάλυψη ελαϊκού οξέος (Oleic Acid, OA) σε δυο διαφορετικές γραμμομοριακές αναλογίες ΟΑ / MNPs 0,6 (mol/mol) και 1,2 (mol/mol), οι οποίες αξιολογήθηκαν μέσω φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR), με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (Thermogravimetric analysis, TGA) και με δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Laser Scattering, DLS). Η αναλογία με τα καλύτερα μορφολογικά χαρακτηριστικά ήταν η 0,6 (mol/mol). Τα MNPs με επικάλυψη ελαϊκού οξέος (OA) γραμμομοριακής αναλογία 0,6, χρησιμοποιήθηκαν σε επόμενο στάδιο για την ενσωμάτωση μείγματος AS σε δυο αναλογίες μάζας MNPs/AS 10:1 (w/w) και 10:2 (w/w). Τέλος, διερευνήθηκε η ενσωμάτωση του μείγματος AS σε μη επικαλυμμένα MNPs στις ίδιες αναλογίες μάζας. Ο κάθε μαγνητικός νανοφορέας παρασκευάστηκε με δυο παρόμοιες μεθοδολογίες που διέφεραν σε ορισμένα σημεία, στον τρόπο ομογενοποίησης και εξάτρησης του διαλύτη καθώς και στον τρόπο απομάκρυνσης της περίσσειας ΟΑ και μείγματος AS. Επιπλέον, οι νανοφορείς χαρακτηρίστηκαν ως προς την υδροδυναμική τους διάμετρο και το ζ- δυναμικό, μέσω της τεχνικής της δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν τεχνικές φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR), θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA), για την εξακρίβωση ύπαρξης δέσμευσης μεταξύ των MNPs και των επιφανειοδραστικών ενώσεων. Επίσης, μελετήθηκε η αποτελεσματικότητα εγκλεισμού των AS στους μαγνητικούς νανοφορείς που παρασκευάστηκαν. Συμπερασματικά, στόχος της παρούσας διπλωματικής ήταν η ενσωμάτωση μείγματος χρωστικών αλκαννινών/σικονινών σε μαγνητικούς νανοφορείς. Πιο συγκεκριμένα σε μαγνητικά νανοσωματίδια μαγνητίτη με ή χωρίς την επικάλυψη με ελαϊκό οξύ.
description: In last decades, a huge research effort has been devoted to magnetic nanoparticles (MNPs), which is evidenced by the increase of related publications and many review articles. The use of magnetic nanoparticles and mainly iron oxide nanoparticles (IONs) varies in applications in the medical field. MNPs can be a suitable platform for targeted administration of bioactive molecules and at the same time can act as diagnostic tools, based on their characteristics, as MNPs provide magnetic resonance imaging (MRI) contrast enhancement and at the same time serve as local heat mediators in magnetic hyperthermia (MH). In the present diploma thesis, a literature review has been performed of MNPs and particularly IONs, loaded with natural products with respect to their biological applications, especially for cancer diagnosis and treatment. Cancer is one of the most serious health problems observed in developed countries and many different strategies have been developed to target and diagnose tumors. Furthermore, in this diploma thesis, magnetic nanocarriers were used for incorporating a mixture of alkannin/shikonin pigments (AS). The AS mixture was selected to be used, due to numerous experimental studies which have shown that the natural products alkannin, shikonin and their derivatives possess remarkable wound healing, anti-cancer, anti-inflammatory, anti-microbial and, anti-oxidant properties. In the experimental part of this work, oleic acid (OA) coated magnetic nanoparticles, at two different molar ratios (OA/MNPs) of 0.6 (mol/mol) and 1.2 (mol/mol). These nanocarriers were evaluated by means of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic light Scattering (DLS). MNPs coated with OA at a ratio of 0.6 mol/mol exhibited the best results. As a next step, OA-coated MNPs (0.6 mol/mol) were loaded with the AS mixture at two mass ratios (MNPs/AS) of 10:1 (w/w) and 10:2 (w/w). Moreover, the incorporation of the AS mixture into uncoated MNPs, using the same mass ratios, was investigated. Each magnetic nanocarrier was prepared via two different methods, which differ at the evaporation of the solvent as well as at the removing excess OA and AS mixture. In addition, the nanocarriers were characterized in terms of their hydrodynamic diameter and zeta potential by Dynamic Light Scattering (DLS) and electrophoresis techniques, respectively. In addition, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA) were performed to verify the successful incorporation of OA and AS in the magnetic nanosystems. Also, the encapsulation efficiency of AS in the magnetic nanocarriers was studied. In conclusion, the aim of the present thesis was to incorporate alkannins/shikonins into magnetic nanocarriers for biomedical applications