Υβριδικά νανοσωματίδια χρυσού και οξειδίου του σιδήρου με ιατροφαρμακευτικές εφαρμογές

Abstract

The purpose of this research dissertation is the synthesis, characterization and biological evaluation of metal and hybrid nanostructures for potential biomedical applications in the treatment and diagnosis of cancer. The conducted experimental research is divided into five different projects.In the first project, haemocompatible gold nanoparticles were successfully synthesized in the presence of 17 different L-amino acids, which act simultaneously as reducing agents and surface modifiers. In the second project, a novel synthesis of pH-sensitive polymeric nanoparticles with integrated gold nanoparticles was performed. These nanostructures is a potent drug delivery agent as a selective drug release platform of the anticancer drug Doxorubicin, against breast cancer, with simultaneous imaging capacity, due to its innate autofluorescence.In the next three projects, different sizes of iron oxide nanoflowers were synthesized, which were thoroughly studied in terms of their magnetothermal properties. In the third project, thermosensitive fluorescent magnetoliposomes, with the iron oxide nanoflowers of increased size, were synthesized and demonstrated an enhanced imaging potential along with their ability to induce cell death in pulmonary adenocarcinoma, via magnetic hyperthermia. In the fourth project, haemocompatible magnetoliposomes with smaller sized iron oxide nanoflowers, were synthesized, in the presence of the hypolipidemic drug Atorvastatin, for the treatment of cancer-related atherosclerosis. In the fifth and final project, different synthetic parameters were studied regarding the successful coating of iron oxide nanoflowers with gold. The bimetallic system synthesized exhibits excellent magnetothermal response and autofluorescence ability, rendering it a potential theragnostic agent.

Σκοπός της παρούσας ερευνητικής διδακτορικής διατριβής είναι η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η βιολογική αξιολόγηση μεταλλικών και υβριδικών νανοδομών για πιθανές ιατροφαρμακευτικές εφαρμογές στη θεραπεία και διάγνωση του καρκίνου. Η συνολική έρευνα που πραγματοποιήθηκε, διακρίνεται σε πέντε διαφορετικές ενότητες.Στην πρώτη ενότητα, συντέθηκαν επιτυχώς αιματολογικά συμβατά νανοσωματίδια χρυσού, παρουσία 17 διαφορετικών L-αμινοξέων, τα οποία λειτουργούν ταυτόχρονα ως αναγωγικά μέσα και επιφανειακοί τροποποιητές. Στη δεύτερη ενότητα, πραγματοποιήθηκε σύνθεση pH-ευαίσθητων πολυμερικών νανοδοχείων με ενσωματωμένα να-νοσωματίδια χρυσού. Οι νανοδομές αυτές λειτουργούν ταυτόχρονα ως σύστημα μετα-φοράς και εκλεκτικής αποδέσμευσης του αντικαρκινικού φαρμάκου Δοξορουβικίνη, κατά του καρκίνου του μαστού, με ταυτόχρονη απεικονιστική ικανότητα, λόγω αυτό-φθορισμού.Στις επόμενες τρεις ενότητες συντέθηκαν διαφορετικών μεγεθών νανολουλούδια οξειδίου του σιδήρου, τα οποία μελετήθηκαν ενδελεχώς ως προς τις μαγνητοθερμικές τους ιδιότητες. Πιο συγκεκριμένα, στην τρίτη ενότητα, συντέθηκαν θερμοευαίσθητα φθορίζο-ντα μαγνητολιποσώματα με τα μεγαλύτερου μεγέθους νανολουλούδια οξειδίου του σιδήρου. Τα νανολιποσώματα μελετήθηκαν ως προς την απεικονιστική τους ισχύ και η την ικανότητά τους να επάγουν κυτταρικό θάνατο, στην πάθηση του πνευμονικού αδε-νοκαρκινώματος, μέσω μαγνητικής υπερθερμίας. Στην τέταρτη ενότητα, συντέθηκαν αιματολογικά συμβατά μαγνητολιποσώματα με τα μικρότερου μεγέθους νανολουλούδια, παρουσία του υπολιπιδεμικού φαρμάκου Ατορβαστατίνη για τη θεραπεία της αθηρωμάτωσης, σχετιζόμενης με τον καρκίνο. Στην πέμπτη και τελευταία ενότητα, μελε-τήθηκαν διαφορετικές συνθετικές παράμετροι για την επιτυχή επικάλυψη νανολουλουδιών οξειδίου του σιδήρου με χρυσό. Το διμεταλλικό σύστημα που συντέθηκε εμφανίζει εξαιρετική μαγνητοθερμική απόκριση και ικανότητα αυτό-φθορισμού, καθιστώντας το ικανό θεραγνωστικό παράγοντα.