Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός Theranostic βιολειτουργικοποιημένων νανοσωματιδίων με αντι-φλεγμονώδεις και αντιθρομβωτικές ιδιότητες για την αντιμετώπιση της αθηροσκλήρωσης
Creators: name: Κιουτσούκη, Μαγδαληνή Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: πολυμερικά νανοσωματίδια
κουρκουμίνη
αθηροσκλήρωση
polymeric nanoparticles
curcumin
atherosclerosis

description: Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, μια από τις κύριες αιτίες θανάτου στον κόσμο είναι οι καρδιαγγειακές παθήσεις. Η αντιμετώπιση αυτών των παθήσεων, με κυρίαρχη την αθηροσκλήρωση, επιτυγχάνεται είτε επεμβατικά είτε με χρόνια φαρμακολογική θεραπεία. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η συμβολή της Νανοτεχνολογίας σε αυτό το πρόβλημα και καθίσταται επιτακτική η ανάγκη για την ανάπτυξη νέων δραστικών νανοσυστημάτων μεταφοράς φαρμάκων, κυρίως φυτικών. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη, πλήρης χαρακτηρισμός και αξιολόγηση των βιολειτουργικοποιημένων νανοσωματιδίων κουρκουμίνης που παρουσιάζουν αντιφλεγμονώδεις και αντιθρομβωτικές ιδιότητες για την αντιμετώπιση της αθηροσκλήρωσης . Η κουρκουμίνη, αποτελεί μια ανάλογη φυτική και φυσική ένωση που βρίσκεται στο φυτό Curcuma longa, και έχει δείξει αξιοσημείωτη αντι-αθηροσκληρωτική δράση μέσω των αντιφλεγμονωδών και αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων της. Προκειμένου να περιορίσουμε την υδροφοβικότητα της κουρκουμίνης, έγινε παρασκευή πολυμερικών νανοσωματίδιων φορτωμένων με κουρκουμίνη (Cur-NPs) ως σύστημα χορήγησης φαρμάκων. Για την παρασκευή των Cur-NPs χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της νανοσυγκαταβύθισης. Επιπλέον, τα NPs βιολειτουργικοποιήθηκαν με την καθήλωση αντιθρομβωτικών παραγόντων και συγκεκριμένα την πεπτιδική περιοχή του A1 domain του παράγοντα Von Willebrand (vWF) και μορίων στόχευσης (V-CAM1 &amp; CD-36), στην επιφάνεια τους. Τα NPs χαρακτηρίστηκαν πλήρως με διάφορες τεχνικές όπως DLS, AFM, SEM και FTIR, με σκοπό την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών σύνθεσης, αποδεικνύοντας πως το μέσο μέγεθος των σωματιδίων των νανοσωματιδίων κυμαίνεται από 150 nm έως 200 nm και ο δείκτης πολυδιασποράς κυμαίνεται από 0,2 nm έως 0,4. Οι μελέτες κυτταροτοξικότητας στην κυτταρική σειρά L929 με χρώση Trypan Blue και τη βιοχημική δοκιμασία MTT, έδειξαν ότι τα NPs εμφανίζουν χαμηλή κυτταροτοξικότητα σε σύγκριση με τα κύτταρα ελέγχου και η βιωσιμότητα των κυττάρων δεν επηρεάζεται από την παρουσία των NPs. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μελέτη της αποτελεσματικότητας των NPs ως προς την πιθανή τους χρήση για την αντιμετώπιση της αθηροσκλήρωσης. Για τον σκοπό αυτό αρχικά δημιουργήθηκε ένα κυτταρικό μοντέλο προσομοίωσης των συνθηκών της αθηρωματικής πλάκας και στη συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση των NPs στην απόπτωση και το επίπεδο της φλεγμονής που προκαλείται, μέσω μέτρησης της κασπάσης 3/7 και της ιντερλευκίνης-6, αντίστοιχα. Συνοψίζοντας, συνολικός στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης των παραγόντων σύνθεσης στις φυσικοχημικές ιδιότητες των NPs, προκειμένου να βελτιστοποιηθεί ο τρόπος σύνθεσης και να μελετηθεί σε σημαντικό βαθμό η βιολογική εφαρμογή που μπορούν να έχουν έναντι της αθηροσκλήρωσης.
description: According to the World Health Organisation, cardiovascular disease is one of the leading causes of death worldwide. The treatment of these diseases, dominated by atherosclerosis, is either invasive or involves chronic pharmacological therapy. For this reason, the contribution of nanotechnology to this problem is essential and the need to develop new nanosystems for active drug delivery, mainly plant-based, is becoming imperative. In this Thesis, the development, full characterization and evaluation of biofunctionalised Curcumin Nanoparticles with anti-inflammatory and antithrombotic properties for the treatment of atherosclerosis was carried out. Curcumin, a natural compound found in the Curcuma longa, has shown remarkable anti-atherosclerotic activity via its anti-inflammatory and antioxidant properties. Ιn order to limit the hydrophobicity of curcumin, polymeric nanoparticles loaded with curcumin (Cur-NPs) were prepared as a drug delivery system. The nanoprecipitation method was used for the preparation of Cur-NPs. In addition, NPs were biofunctionalized with antithrombotic agents, namely peptide region of A1 domain of vWF and targeting molecules (V-CAM1 &amp; CD-36). The NPs were fully characterized by various techniques such as DLS, AFM, SEM and FT-IR in order to find the optimal synthesis conditions, demonstrating that the average particle size of the nanoparticles ranged from 150 nm to 200 nm and the polydispersity index ranged from 0.2 nm to 0.4. The cytotoxicity studies on the L929 cell line by Trypan Blue staining assay and the MTT biochemical assay indicated that NPs exhibit low cytotoxicity compared to control cells and cell viability is not affected by the presence of nanoparticles. In addition, a study of the efficacy of NPs in terms of their potential use for the treatment of atherosclerosis was performed. For this purpose, a cellular model simulating the conditions of the atherosclerotic plaque was first developed and then the effect of NPs on apoptosis and the level of inflammation was studied by measuring caspase 3/7 and interleukin 6, respectively. Overall, the aim of the present work is to study the influence of formulation factors on the physicochemical properties of nanoparticles in order to optimize the formulation and to study the biological application they can demonstrate against atherosclerosis.