Διαμορφωτική ανάλυση μέσω πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού βιοδραστικών συζευγμάτων και συμπλόκων

Abstract

This doctoral dissertation focuses on the formulation of bioactive complexes and conjugates through experimental and theoretical calculations. The study comprises three main research components, utilizing Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, quantum mechanical calculations (PM6, DFT), and Molecular Dynamics simulations. The first research component investigates Multiple Sclerosis (MS) and the development of a potential inhibitory agent for the disease. Specifically, it examines the action of the peptide analogue [KG]₅MOG[35-55] conjugated with the polysaccharide mannan, which has the potential to modulate the immune response and alleviate MS symptoms. The second research component focuses on Alzheimer’s disease, exploring bimolecular and trimolecular complexes aimed at optimizing the nasal delivery of the drug Donepezil. Through NMR spectroscopy and DFT theoretical calculations, the molecular interactions between Donepezil and its excipients, HPMC and 2,6-Me-β-CD, are analyzed, proposing an improved nanotechnology-based drug delivery strategy. The third component examines antimicrobial complexes for the development of sterile contact lenses by incorporating natural products and silver nanoparticles (AgNPs) into the pHEMA hydrogel polymeric matrix. The antimicrobial activity of these systems aims to prevent microbial keratitis and enhance the safety of contact lenses. Overall, in this dissertation proposes innovative therapeutic approaches by leveraging molecular modeling and advanced spectroscopic techniques to enhance the understanding and design of novel bioactive systems.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη διαμόρφωση βιοδραστικών συμπλόκων και συζευγμάτων μέσω πειραματικών και θεωρητικών υπολογισμών. Η μελέτη περιλαμβάνει τρία κύρια ερευνητικά πεδία, χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR), Κβαντομηχανικούς υπολογισμούς (PM6, DFT) και Πειράματα Μοριακής Δυναμικής. Στο πρώτο πεδίο, εξετάζεται η φλεγμονώδης διαταραχή της Σκλήρυνσης κατά Πλάκας (ΣΚΠ) και η ανάπτυξη ενός πιθανού ανασταλτικού παράγοντα της νόσου. Συγκεκριμένα, μελετάται η δράση του πεπτιδικού αναλόγου [KG]₅MOG[35-55] συζευγμένου με τον πολυσακχαρίτη μαννάνη, το οποίο δύναται να επηρεάσει την ανοσολογική απόκριση και να περιορίσει τα συμπτώματα της ΣΚΠ. Στο δεύτερο πεδίο, η έρευνα εστιάζει στη νόσο του Αλτσχάιμερ, μελετώντας διμοριακά και τριμοριακά σύμπλοκα, που στοχεύουν στην αποτελεσματικότερη δράση του φαρμάκου της ντονεπεζίλης (Donepezil) μέσω της ρινικής χορήγησης. Η φασματοσκοπία NMR και οι θεωρητικοί υπολογισμοί DFT, τέθηκαν ως εργαλεία για τη διερεύνηση των μοριακών αλληλεπιδράσεων μεταξύ του φαρμάκου και των μορίων HPMC και της 2,6-Me-β-CD, προτείνοντας μια βελτιωμένη νανοτεχνολογική στρατηγική χορήγησης. Στο τρίτο πεδίο, μελετώνται αντιμικροβιακά σύμπλοκα για την ανάπτυξη στείρων φακών επαφής, ενσωματώνοντας φυσικά προϊόντα και νανοσωματίδια αργύρου (AgNPs) στην πολυμερική μήτρα της υδρογέλης pHEMA. Η αντιμικροβιακή δράση αυτών των συστημάτων στοχεύει στην πρόληψη της μικροβιακής κερατίτιδας και στη βελτίωση της ασφάλειας των φακών επαφής. Συνολικά, στη παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνονται καινοτόμες θεραπευτικές προσεγγίσεις, αξιοποιώντας προηγμένες φασματοσκοπικές τεχνικές και τη μοριακή