Original title:
Vliv enzymů na degradaci termocitlivých kopolymerů pro řízené uvolňování léčiv
Translated title:
Effect of enzymes on the degradation of thermosensitive copolymers for controlled release of drugs
Authors:
Dávidíková, Anna Mária ; Michlovská, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor) Document type: Bachelor's theses
Year:
2023
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[eng][cze]
Termocitlivé hydrogély, ktoré sa používajú ako nosiče liečiv v dnešnej dobe zažívajú obrovský záujem v spoločnosti. Používajú sa ako spôsob dopravy liečiva na predom určené miesto a po dosiahnutí určeného miesta slúžia ako dlhodobé úložisko liečiv v tele. Vlastnosti hydrogélov môžu byť upravované tak, aby dokázali naviazať rôzne druhy liečiv, aby boli citlivé na rôzne vonkajšie impulzy a aby degradovali pomalšie, čo predĺži životnosť liečiv v tele. Aby sme vedeli, ako upraviť vlastnosti hydrogélov a ako sa budú správať, musíme poznať ich degradačný proces a chovanie v rôznych degradačných médiách. Práve preto sú degradačné štúdie veľmi dôležitou súčasťou štúdií hydrogélov. Táto bakalárska práca je zameraná na sledovanie degradácie rôznych roztokov termocitlivého hydrogélu vo viacerých degradačných médiách. Teoretická časť práce zahrňuje krátky prehľad o tom, čo sú to termocitlivé hydrogély, ich charakterizácia a popis vlastností spolu s použitím hydrogélov ako nosičov liečiv. Ďalej sa teoretická časť venuje degradácií hydrogélov celkovo ako aj degradácií konkrétne použitého hydrogélu v tejto bakalárskej práci. V prvom rade bol syntetizovaný živou polymeráciou za otváraním kruhu v inertnej atmosfére termocitlivý PLGA-PEG-PLGA kopolymér, tvorený poly(mliečnou-co-glykolovou kyselinou)-b-poly(ethylen glykolom)-b-poly(mliečnou-co-glykolovou kyselinou). Následne bol kopolymér charakterizovaný na protónovej nukleárnej magnetickej rezonancii a na gélovej chromatografii. Z nasyntetizovaného kopolyméru boli pripravené tri vodné roztoky hydrogélu o rôznych koncentráciách a to 10, 15 a 20 hm %. Vzorky pripravených hydrogélov za teploty 37 , boli degradované v rôznych degradačných roztokoch (UPW (ultra čistá voda), NaCl, PBS (fosfátový pufr) a roztok PBS s enzýmom). Degradačná štúdia bola hlavným cieľom tejto bakalárskej práce. Jednotlivé vzorky boli odobrané v konkrétne stanovené časy a to po 1, 2, 3, 7, 9, 14, 16, 21, 23 a 30 dňoch. Pri vzorkách s enzýmom bola predpokladaná rýchlejšia degradácia vzoriek, tak tieto odbery boli nastavené po 1, 2 a 3 dňoch. Ďalším cieľom tejto práce bola analýza odobraných vzoriek hydrogélov po degradácií na gélovej chromatografii a analýza degradačných médií na kvapalinovej chromatografií s hmotnostným spektrometrom. Počas degradácie vzoriek bola prevedená taktiež gravimetrická analýza a pri odoberaní degradačných roztokov bolo merané ich pH. Následne boli všetky získané dáta vyhodnotené a bolo sledované, či enzým urýchľuje PLGA-PEG-PLGA hydrolytickú degradačnú kinetiku. Výsledky poukazujú na to, že enzým má nízky vplyv na rýchlosť degradácie. Výsledky tejto práce poslúžia ako základy pre budúce degradačné štúdie.
Thermosensitive hydrogels used for drug delivery systems are of great interest these days. They serve as a drug vehicle that transport drugs to a target place and then they serve as a drug depot in the body. Hydrogels can be tuned to be able to encapsulate various drugs, to be sensitive to various external stimuli, or to degrade slower (maintain the drug longer in the body). To tune hydrogels, we need to know their degradation process and their behaviour in different degradation media; thus, we can predict how they will behave. In this proposed thesis, the degradations of various thermosensitive hydrogel solutions were studied in different degradation media. The theoretical part of this work provides a short review of thermosensitive hydrogels, their characterisation, properties, use for drug delivery systems, and degradation. Firstly, a triblock thermosensitive copolymer PLGA-PEG-PLGA that consists of poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid) was synthesized via living ring-opening polymerization under an inert atmosphere and characterized via proton nuclear magnetic resonance spectroscopy and gel permeation chromatography. This copolymer was further used for hydrogel water solutions in 10, 15 and 20 wt. % concentrations. Hydrogel samples prepared at 37 were degraded in various media (UPW (ultrapure water), NaCl, PBS (phosphate-buffered saline), and PBS with enzyme) in the incubator for 30 days. The sample removal was set for 1, 2, 3, 7, 9, 14, 16, 21, 23 and 30 days except for the enzyme solution where we expected quick degradation. Degraded hydrogels were analysed via gel permeation chromatography and degradation media via liquid chromatography with mass spectroscopy. Gravimetric analysis and measurement of pH over time were also part of the hydrogel behaviour study. The last aim of this work was to evaluate the collected data and see whether the used enzyme affected the PLGA-PEG-PLGA hydrolytic degradation kinetics. The results proved a minor acceleration in the degradation by the enzyme. These results will serve as a foundation for further degradation studies.
Keywords:
1H NMR; degradácia; enzým; GPC/SEC analýza; hydrogély; LC-MS analýza; PLGA-PEG-PLGA termocitlivý kopolymér; 1H NMR; degradation; enzyme; GPC/SEC analysis; hydrogels; LC-MS analysis; PLGA-PEG-PLGA thermosensitive copolymer
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/212546
guest ::
