|
|
Controlled Drug Release from Biodegradable Hydrogels.
Oborná, Jana ; Chýlková, Jaromíra (referee) ; Kráčmar, Stanislav (referee) ; Kučerík, Jiří (referee) ; Vávrová, Milada (advisor)
This dissertation is focused on the controlled release of drugs from a biodegradable amphiphilic hydrogel based on hydrophobic poly(lactic acid), poly(glycolic acid) and hydrophilic poly(ethylene glycol) (PLGA-PEG-PLGA, ABA) and its modification with itaconic anhydride (ITA). The resulting ,-itaconyl(PLGA-PEG-PLGA) copolymer is referred to as ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA or ITA/ABA/ITA. Itaconic acid provides reactive double bonds and a functional carboxyl group at the ends of the PLGA-PEG-PLGA copolymer chain, thereby rendering the modified ITA/ABA/ITA copolymer less hydrophobic and offering the possibility of forming a carrier for hydrophilic drug substances. These functional copolymers are thermosensitive and change in the external environment (e.g. temperature) causes a sol-gel phase transition due to the formation of micellar structure. The bioactive substances can thus be mixed with a copolymer which is in a low viscous phase (sol phase) and subsequently the mixture can be injected into patient's body at the target site where it forms a gel at 37 °C. This hydrogel becomes a drug depot, which gradually releases the active substance. Prediction of the substance’s release profile from the hydrogel is an effective tool to determine the frequency of administration, potentially enhancing efficacy, and assessment of side effects associated with dosing. The analgesic paracetamol and the sulfonamide antibiotic sulfathiazole were used as model drugs, representing hydrophilic and hydrophobic substances, respectively. The active substances had a significant effect on the resulting hydrogel stiffness. Type of solvent, incubation medium and nanohydroxyapatite also influenced on the gel stiffness and subsequent stability of the hydrogel-drug system. Controlled release of drugs took place in simulated conditions of the human body. Verification of Korsmeyer-Peppas (KP) drug-release model is also discussed in this thesis. The KP model was found suitable for simulating the release of sulfathiazole from ABA and ITA/ABA/ITA hydrogels. On the contrary, the performance of KP model was not suitable for describing the release of paracetamol from the ABA hydrogels. Therefore, a new regression model suitable for both buffered simulated media and water has been proposed. The proposed model fitted better the release of both sulfathiazole and paracetamol from composite material prepared from ABA hydrogel and nanohydroxyapatite.
|
|
|
Optimization of methods for protein analysis released from thermosensitive hydrogel
Lysáková, Klára ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce je zaměřena na metody hodnocení modelových proteinů (albuminu a lysozymu) a tkáňového léčivého proteinu (stabilního fibroblastového růstového faktoru 2; FGF2-stab) z „inteligentního“ hydrogelového nosiče na bázi biologicky odbouratelného termosenzitivního PLGA-PEG-PLGA triblokového kopolymeru. V teoretické části je zpracován stručný přehled termocitlivých polymerů, jejich vlastnosti, struktura a využití výše uvedených proteinů. Dále jsou zmíněny typy interakcí, které mohou nastat mezi proteiny a polymerními nosiči. V experimentální části byla struktura blokového PLGA-PEG-PLGA kopolymeru charakterizována gelovou permeační chromatografií a 1H NMR, zatímco jeho viskoelastické vlastnosti včetně sol-gel přechodu byly hodnoceny reologickou analýzou. Hlavním cílem práce bylo lepší pochopení uvolňování nově patentovaného FGF2-stab proteinu z injektovatelného PLGA-PEG-PLGA hydrogelu tvořícího při gel při fyziologické teplotě. Množství uvolněného FGF2-stab bylo měřeno UV-VIS spektrofotometrem v přítomnosti Bradfordova činidla, které se váže na proteiny, což vede k posunu jejich absorpčních maxim z 280 nm na 595nm. Pro srovnání byla použita SDS-page elektroforéza, dělící protein podle molekulové hmotnosti. Bylo zjištěno, že modelové proteiny, které byly různé velikosti, ale převážně nepolární povahy, vykazovaly dvoustupňové uvolňování, zatímco FGF2-stab (25 kg.mol-1) vykazoval z PLGA-PEG-PLGA hydrogelu řízené jednostupňové uvolňování, které probíhalo pouhou difúzí, jelikož se jedná převážně o polární molekulu, která se nachází pravděpodobně na povrchu micel, a ne v jejich jádru. Tyto výsledky jsou velmi důležité pro vyladění uvolňování proteinů z hydrogelových nosičů tak, aby vyhovovaly určité aplikaci, v tomto případě řízené regeneraci tkání.
|
|
|
Optimization of methods for protein analysis released from thermosensitive hydrogel
Lysáková, Klára ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce je zaměřena na metody hodnocení modelových proteinů (albuminu a lysozymu) a tkáňového léčivého proteinu (stabilního fibroblastového růstového faktoru 2; FGF2-stab) z „inteligentního“ hydrogelového nosiče na bázi biologicky odbouratelného termosenzitivního PLGA-PEG-PLGA triblokového kopolymeru. V teoretické části je zpracován stručný přehled termocitlivých polymerů, jejich vlastnosti, struktura a využití výše uvedených proteinů. Dále jsou zmíněny typy interakcí, které mohou nastat mezi proteiny a polymerními nosiči. V experimentální části byla struktura blokového PLGA-PEG-PLGA kopolymeru charakterizována gelovou permeační chromatografií a 1H NMR, zatímco jeho viskoelastické vlastnosti včetně sol-gel přechodu byly hodnoceny reologickou analýzou. Hlavním cílem práce bylo lepší pochopení uvolňování nově patentovaného FGF2-stab proteinu z injektovatelného PLGA-PEG-PLGA hydrogelu tvořícího při gel při fyziologické teplotě. Množství uvolněného FGF2-stab bylo měřeno UV-VIS spektrofotometrem v přítomnosti Bradfordova činidla, které se váže na proteiny, což vede k posunu jejich absorpčních maxim z 280 nm na 595nm. Pro srovnání byla použita SDS-page elektroforéza, dělící protein podle molekulové hmotnosti. Bylo zjištěno, že modelové proteiny, které byly různé velikosti, ale převážně nepolární povahy, vykazovaly dvoustupňové uvolňování, zatímco FGF2-stab (25 kg.mol-1) vykazoval z PLGA-PEG-PLGA hydrogelu řízené jednostupňové uvolňování, které probíhalo pouhou difúzí, jelikož se jedná převážně o polární molekulu, která se nachází pravděpodobně na povrchu micel, a ne v jejich jádru. Tyto výsledky jsou velmi důležité pro vyladění uvolňování proteinů z hydrogelových nosičů tak, aby vyhovovaly určité aplikaci, v tomto případě řízené regeneraci tkání.
|
|
|
Controlled Drug Release from Biodegradable Hydrogels.
Oborná, Jana ; Chýlková, Jaromíra (referee) ; Kráčmar, Stanislav (referee) ; Kučerík, Jiří (referee) ; Vávrová, Milada (advisor)
This dissertation is focused on the controlled release of drugs from a biodegradable amphiphilic hydrogel based on hydrophobic poly(lactic acid), poly(glycolic acid) and hydrophilic poly(ethylene glycol) (PLGA-PEG-PLGA, ABA) and its modification with itaconic anhydride (ITA). The resulting ,-itaconyl(PLGA-PEG-PLGA) copolymer is referred to as ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA or ITA/ABA/ITA. Itaconic acid provides reactive double bonds and a functional carboxyl group at the ends of the PLGA-PEG-PLGA copolymer chain, thereby rendering the modified ITA/ABA/ITA copolymer less hydrophobic and offering the possibility of forming a carrier for hydrophilic drug substances. These functional copolymers are thermosensitive and change in the external environment (e.g. temperature) causes a sol-gel phase transition due to the formation of micellar structure. The bioactive substances can thus be mixed with a copolymer which is in a low viscous phase (sol phase) and subsequently the mixture can be injected into patient's body at the target site where it forms a gel at 37 °C. This hydrogel becomes a drug depot, which gradually releases the active substance. Prediction of the substance’s release profile from the hydrogel is an effective tool to determine the frequency of administration, potentially enhancing efficacy, and assessment of side effects associated with dosing. The analgesic paracetamol and the sulfonamide antibiotic sulfathiazole were used as model drugs, representing hydrophilic and hydrophobic substances, respectively. The active substances had a significant effect on the resulting hydrogel stiffness. Type of solvent, incubation medium and nanohydroxyapatite also influenced on the gel stiffness and subsequent stability of the hydrogel-drug system. Controlled release of drugs took place in simulated conditions of the human body. Verification of Korsmeyer-Peppas (KP) drug-release model is also discussed in this thesis. The KP model was found suitable for simulating the release of sulfathiazole from ABA and ITA/ABA/ITA hydrogels. On the contrary, the performance of KP model was not suitable for describing the release of paracetamol from the ABA hydrogels. Therefore, a new regression model suitable for both buffered simulated media and water has been proposed. The proposed model fitted better the release of both sulfathiazole and paracetamol from composite material prepared from ABA hydrogel and nanohydroxyapatite.
|
guest ::
