Συστήματα εγκλεισμού και απόδοσης βιοενεργών ουσιών σε μικρο- και νανο- κλίμακα

Abstract

The aim of this study is the development of microencapsulation systems using different techniques for the encapsulation and the release of bioactive materials(hydroquinone, econazole, nifedipine, betamethasone dipropionate, cetrorelix). At the begging there is an introduction to some basic aspects of the technology of microencapsulation, the type of particles and the reasons for microencapsulation techniques as well as the principal techniques used for characterization of the produced microparticles. The next part of this study deals with the synthesis of crosslinked polymer structures(hydrogels). More specifically, the synthesis of poly(hydroxypropy) methacrylate-co-ethylenoglycol dimethacrylate) microparticles by suspension crosslinking. Different types of active ingredients are incorporated into the produced particles. The systems were fully characterized in terms of geometry, morphology of surface, size distribution, sonication and extrusion method is also studied in the framework of this thesis. Liposomes were prepared in order to be used with poly(lactide-co-glycolide) particles for the incorporation of a peptide. Ethylcellulose of micro- and nanoparticles were prepared for the encapsulation of various types of active ingredients by solvent evaporation. The same technique was used for the production of simple and composite biodegradable poly(lactide-co-glycolide) particles for the incorporation of a peptide. Finally, the potential use of the produced micro- and nanoparticles in controlled release applications is evaluated. More specifically there is an experimental study on the release of the active ingredients from the above particles. There is a reference on the mechanism which controls the release from the particles and a study of the parameters that effect on the release of active ingredients.

Στόχος αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη συστημάτων με διάφορες τεχνικές για τον εγκλεισμό και την απόδοση ενεργών ουσιών(υδροκινόνη, nifedipine, econazole, betamethasone, dipropionate, cetrorelix). Αρχικά περιγράφονται οι βασικές έννοιες του μικροεγκλεισμού, οι λόγοι ανάπτυξης μικρο-νανοσωματιδίων καθώς και οι σημαντικότερες τεχνικές σύνθεσης των σωματιδίων. Περιγράφεται επίσης η μεθοδολογία ανάπτυξης παραγωγικής συστημάτων μικροεγκλεισμού και γίνεται αναφορά στις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό των μικρο- και νανοσωματιδίων. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας περιγράφεται ο σχηματισμός πολυμερικών σωματιδίων υδροπηκτής με δυο τεχνικές, τον πολυμερισμό αιωρήματος για τη σύνθεση σωματιδίων συμπολυμερούς υδροξυπροπυλου μεθακρυλεστέρα και αιθύλενο γλυκολινού διμεθακρυλεστέρα και τη δικτύωση σε αιώρημα για τη σύνθεση σωματιδίων χιτοζάνης. Γίνεται εγκλωβισμός διαφόρων ενεργών ουσιών σε αυτά και χαρακτηρίζονται πλήρως ως προς το μέγεθος, το σχήμα, τη μορφολογία της επιφάνειας, το βαθμό διόγκωσης και τις θερμικές τους ιδιότητες. Αντικείμενο μελέτης γίνονται επίσης τα λιποσώματα με στόχο να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με σωματίδια του συμπολυμερούς γαλακτικού γλυκολικού οξέος για τον εγκλωβισμό πεπτιδίου. Τα λιποσώματα παράγονται με ενυδάτωση λεπτού υμενίου, τη μέθοδο των υπερήχων και τη μέθοδο της εξώθησης. Η τέταρτη τεχνική που περιγράφεται είναι η εξάτμιση/ απομάκρυνση διαλύτη για τη σύνθεση μικρο- και νανοσωματιδίων αιθυλοκυτταρίνης και απλών και σύνθετων σωματιδίων συμπολυμερούς γαλακτικού γλυκολικού οξέος, PLGA. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας γίνεται πειραματική μελέτη του ρυθμού αποδέσμευσης των εγκλεισμένων ουσιών από τα σωματίδια που παρασκευάζονται με τις παραπάνω τεχνικές. Αναφέρονται οι μηχανισμοί που παρασκευάζονται με τις παραπάνω τεχνικές. Αναφέρονται οι μηχανισμοί που ελέγχουν την απόδοση των ενεργών ουσιών και εξετάζεται η επίδραση διαφόρων παραμέτρων στην αποδέσμευση των εγκλεισμένων ουσιών.