Μελέτη μεταλλο-οργανικών υλικών με αντιδιαβητικές ιδιότητες και μοριακών φορέων εγκλεισμού, μεταφοράς και απόδοσης μεταλλο-φαρμάκων και άλλων μικρο- και μακρο-μοριακών υποστρωμάτων σε κυτταρικούς ιστούς

Abstract

The goal of the present research is the synthesis, study, physicochemical characterization and determination of the effectiveness of a) (Zn(II)) insulin-mimetic and insulin-active complexes with biocompatible organic substrates, such as Schiff bases, b) inorganic polymeric carriers of natural antioxidant flavonoids, such as quercetin, and c) inorganic polymeric carriers of antimicrobial formulations of coordinated zinc (Zn(II)). The reasons of this research were the study of the interactions of metal-ion Zn(II), well-known for its insulin-mimetic and antibacterial activity, with low molecular mass physiological and biomimetic substrates that lead to specific complexes of potential biological activity, the investigation of their toxicity, insulin-mimetic and antibacterial effectiveness, and the generation of new knowledge on the morphological properties, permeability, pharmacokinetics and thermodynamic behavior of inorganic polymeric carriers of flavonoids and antimicrobial zinc complexes, as tools to treat diseases (infections, Alzheimer’s disease). The inorganic polymeric carriers were synthesized through sol–gel methods using tetraethoxysilane (TEOS) as a precursor. The antioxidant flavonoid quercetin and antimicrobial Zn(II) complexes were embedded in the inorganic polymeric carriers in three ratios. The methods for the characterization of the new, free or encapsulated, materials included elemental analysis, X-ray crystallography, infrared spectroscopy FT-IR, nuclear magnetic resonance NMR, thermogravimetric analysis TGA, and scanning electron microscopy SEM. Dynamic light scattering measurements and the time-dependent release of quercetin and zinc metal-ion from the inorganic polymeric carriers were made using ultraviolet-visible spectroscopy UV-Visible and flame atomic absorption spectroscopy, respectively.

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η σύνθεση, η μελέτη, ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός και ο καθορισμός της αποτελεσματικότητας α) ινσουλινομιμητικών συμπλόκων ενώσεων του ψευδαργύρου (Zn(II)) με βιοσυμβατά οργανικά υποστρώματα, όπως οι βάσεις Schiff, β) ανόργανων πολυμερικών φορέων αντιοξειδωτικών φυσικών φλαβονοειδών, όπως η κερσετίνη, και γ) ανόργανων πολυμερικών φορέων αντιμικροβιακών σκευασμάτων συμπλοκοποιημένου ψευδαργύρου (Zn(II)). Οι λόγοι της έρευνας αυτής ήταν η δυνατότητα μελέτης των αλληλεπιδράσεων του μεταλλοϊόντος ψευδαργύρου, γνωστού για την ινσουλινομιμητική και αντιβακτηριδιακή του δράση, με μικρής μοριακής μάζας φυσιολογικά και βιομιμητικά υποστρώματα, που οδηγούν σε συγκεκριμένα σύμπλοκα υλικά εν δυνάμει βιολογικής δραστικότητας, η διερεύνηση της τοξικότητας, της ινσουλινομιμητικής και αντιβακτηριδιακής δράσης τους και η προσφορά νέας γνώσης για τις μορφολογικές ιδιότητες, τη διαπερατότητα, τη φαρμακοκινητική και θερμοδυναμική συμπεριφορά των ανόργανων πολυμερικών φορέων του φλαβονοειδούς κερσετίνη και αντιμικροβιακών συμπλόκων του ψευδαργύρου, ως μέσων αντιμετώπισης ασθενειών (μολύνσεις, νόσος του Alzheimer). Οι ανόργανοι πολυμερικοί φορείς συντέθηκαν σύμφωνα με τη μέθοδο sol–gel, χρησιμοποιώντας τετρααιθοξυ σιλάνιο (TEOS) ως πρόδρομη ένωση. Το αντιοξειδωτικό φλαβονοειδές κερσετίνη και τα αντιμικροβιακά σύμπλοκα του ψευδαργύρου εγκλείστηκαν στους πολυμερικούς φορείς σε τρεις αναλογίες. Ο χαρακτηρισμός των νέων υλικών, εγκλεισμένων και μη, έγινε με τις εξής μεθόδους χαρακτηρισμού: στοιχειακή ανάλυση, κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, φασματοσκοπία υπερύθρου, φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, θερμοσταθμική ανάλυση, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, και δυναμική σκέδαση φωτός. Ο ποσοτικός προσδιορισμός της χρονοεξαρτώμενης αποδέσμευσης τoυ φλαβονοειδούς κερσετίνη και του μεταλλοϊόντος του ψευδαργύρου από τους ανόργανους πολυμερικούς φορείς έγιναν με φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού και φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης φλόγας, αντίστοιχα.