Σύνθεση τροποποιημένης υδατοδιαλυτής χιτοζάνης για νανοενθυλάκωση και ελεγχόμενη αποδέσμευση του φαρμάκου Δεσφεριοξαμίνη
Creators: name: Καρλιώτη, Γεωργία Φωτίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Νανοσωματίδια
Δεσφεριοξαμίνη
Β-Θαλασσαιμία
Nanoparticles
Deferoxamine
B-Thalassemia

description: Η χιτοζάνη είναι ένας ψευδοφυσικός πολυμερικός φορέας ο οποίος έχει μελετηθεί εκτεταμένα στα συστήματα χορήγησης φαρμακευτικών ουσιών, κυρίως λόγω της βιοσυμβατότητας του καθώς και της καθοριστικής συμβολής του στην αμορφοποίηση ιδιαίτερα κρυσταλλικών δραστικών ουσιών. Εξαιτίας της χαμηλής υδατοδιαλυτότητάς της σε όλο το εύρος τιμών pH, συχνά λαμβάνουν χώρα χημικές τροποποιήσεις στο μόριο της, με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων της. Η Β-Θαλασσαιμία (Β-Μεσογειακή αναιμία) είναι μια κληρονομική μορφή βαριάς αναιμίας η οποία κληρονομείται με αυτοσομικώς υπολειπόμενο τρόπο. Τα άτομα που πάσχουν από β-μεσογειακή αναιμία δεν μπορούν να παράγουν αρκετή αιμοσφαιρίνη στον μυελό των οστών, μια πρωτεΐνη που μεταφέρει το οξυγόνο από τους πνεύμονες στους ιστούς και εμφανίζουν υπερβολική συγκέντρωση σιδήρου σε όργανα του σώματος, η οποία προκαλεί σοβαρές βλάβες. Για τη θεραπεία της Β- Θαλασσαιμίας απαιτούνται συχνές μεταγγίσεις καθώς και απομάκρυνση του σιδήρου λόγω των συνεχών μεταγγίσεων. Η θεραπεία για την αιμοσιδήρωση απαιτεί απομάκρυνση του σιδήρου με χηλικούς παράγοντες με φάρμακα όπως η Δεσφεριοξαμίνη (Deferoxamine). Ωστόσο, η δεσφεριοξαμίνη είναι υδρόφιλη ένωση με αποτέλεσμα να καθίσταται απαραίτητη η ελεγχόμενη αποδέσμευση της. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, πραγματοποιήθηκε χημική τροποποίηση της χιτοζάνης με μονοχλωροοξικό οξύ καθώς και ενθυλάκωση της δραστικής ουσίας δεσφεριοξαμίνη σε νανοσωματίδια των παραπάνω τροποποιημένων παραγώγων με τη μέθοδο της ιοντικής πηκτωματοποίησης με στόχο τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητάς τους. Η επιβεβαίωση της επιτυχούς τροποποίησης στο μόριο της χιτοζάνης έλαβε χώρα με FTIR και NMR, ενώ επιπρόσθετα μελετήθηκε η κρυσταλλική κατάσταση του νέου παραγώγου με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ καθώς και η θερμική συμπεριφορά του νέου υλικού μέσω μετρήσεων θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA) καθώς και θερμιδομετρίας ατομικής σάρωσης (DSC). Συντέθηκαν νανοσωματίδια της καθαρής και της τροποποιημένης χιτοζάνης με ενθυλάκωση της δραστικής δεσφεριοξαμίνη καθώς και διασπορές της δραστικής στην εκάστοτε πολυμερική μήτρα, τα οποία και μελετήθηκαν με FTIR, ενώ η κρυσταλλική κατάσταση των σκευασμάτων εξετάστηκε μέσω κρυσταλλογραφημάτων ακτίνων-X. Τα θερμικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων και της διασποράς της δραστικής στις πολυμερικές μήτρες μελετήθηκαν μέσω DSC και TGA, ενώ αυτά χαρακτηρίσθηκαν ως προς το μέγεθος τους μέσω της τεχνικής DLS και απεικονίσθηκαν μέσω μικροφωτογραφιών SEM. Τέλος εξετάσθηκε η in vitro απελευθέρωση του φαρμάκου από το εσωτερικό των σκευασμάτων. Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα της εργασίας υποδηλώνουν την επιτυχή παρασκευή τροποποιημένου παραγώγου χιτοζάνης, νανοσωματιδίων με την ενθυλάκωση στο εσωτερικό τους της δραστικές ουσίας και διασπορών της δραστικής ουσίας στον πολυμερικό φορέα. Ο εγκλεισμός ή η διασπορά σε κάθε περίπτωση επέφερε μείωση της κρυσταλλικότητας της δραστικής, οδηγώντας με αυτόν τον τρόπο σε ελεγχόμενη απελευθέρωσής της κατά την in vitro αποδέσμευση, μιας και η δραστική ουσία δεσφριοξαμίνη είναι υδατοδιαλυτή.
description: Chitosan is a pseudo-natural polymeric carrier that has been extensively studied in drug delivery systems, mainly due to its biocompatibility as well as its crucial contribution to the amorphization of highly crystalline active substances. Due to its low water solubility over the entire pH range, chemical modifications to its molecule often take place, with the ultimate goal of optimizing its properties. B-Thalassemia is a severe anemia that is inherited in an autosomal recessive manner. People with β-Mediterranean anemia can not produce enough hemoglobin in the bone marrow, a protein that carries oxygen from the lungs to the tissues and over-concentrates iron in the body organs, causing serious damage. The treatment of B-Thalassemia requires frequent transfusions as well as removal of iron due to continuous transfusions. Treatment for hemodialysis requires removal of iron with chelating agents with drugs such as Deferoxamine. However, desferrioxamine is a hydrophilic compound which necessitates its controlled release. In the framework of this dissertation, chemical modification of chitosan with monochloroacetic acid was performed as well as encapsulation of the active substance desferrioxamine in nanoparticles of the above modified derivatives by the method of ionic gelation in order to improve their bioavailability. Confirmation of the successful modification in the chitosan molecule took place by FTIR and NMR, while the crystalline state of the new derivative was studied by X-ray crystallography as well as the thermal behavior of the new material by thermosetting measurements TGA and DSC. Pure and modified chitosan nanoparticles were synthesized by encapsulation of the active compound desferrioxamine as well as dispersions of the active polymer matrix, which were studied by FTIR, while the crystalline state of the formulations was examined by X-ray crystallograms. The thermal characteristics of the nanoparticles and the dispersion of the active in the polymeric matrices were studied by DSC and TGA, while they were characterized by their size by the DLS technique and were represented by SEM microphotographs. Finally, the in vitro release of the drug from inside the formulations was examined. In conclusion, the results of the present work indicate the successful preparation of a modified chitosan derivative, the formation of nanoparticles with the encapsulation of the active substance and dispersions of the active substance in the polymeric carriers. In each case the inclusion or dispersion reduced the crystallinity of the active substance, thus leading to its controlled release profile during in vitro release, as the active substance desferioxamine is water soluble.