Kinetika oslobađanja slabo vodorastvornih aktivnih supstanci iz nosača na bazi poli(metakrilne kiseline), kazeina i lipozoma
Release kinetics of a poorly water-soluble substance from carriers based on poly(methacrylic acid), casein and liposomes
Докторанд
Marković, MajaМентор
Pjanović, RadaЧланови комисије
Panić, VesnaBošković-Vragolović, Nevenka
Spasojević, Pavle
Šešlija, Sanja I.
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Hidrogelovi na bazi poli(metakrilne kiseline) - PMAA imaju veliku primenu u sistemima
za ciljano otpuštanje aktivnih supstanci zato što su pH osetljivi, netoksični i biokompatibilni.
Ipak zbog izrazite hidrofilnosti ovi hidrogelovi se mogu koristiti samo za kontrolisano otpuštanje
hidrofilnih supstanci. U ovoj disertaciji predstavljena je modifikacija PMAA hidrogelova
amfifilnim supstancama: proteinom - kazeinom i fosfolipidnim nanočesticama - lipozomima,
kako bi se dobio nosač slabo vodorastvorne aktivne supstance (SVAS). Opisana je sinteza
nosača, njihova karakterizacija primenom infracrvene spektroskopije sa Furijeovom
transformacijom (FTIR) i skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i karakterizacija
lipozoma primenom dinamičkog rasipanja svetlosti (DLS) i metodom elektroforetskog rasipanja
svetlosti (ELS). FTIR spektri su pokazali da su hidrofobne interakcije uspostavljene između
SVAS model leka – kofeina i kazeina omogućile inkapsulaciju kofeina i njegovo kontrolisano
osloba...đanje, dok su prisutni lipozomi omogućili bolju kontrolu brzine oslobađanja kofeina.
Ispitan je i uticaj parametara sinteze (stepen neutralizacije metakrilne kiseline, koncentracija
umreživača i kofeina, prisustvo itakonske kiseline i lipozoma, udeo i oblik lipozomne
formulacije) na morfološke karakteristike nosača, njihovo bubrenje i kinetiku oslobađanja
kofeina u dve sredine različitih pH vrednosti koje su simulirale uslove prisutne u
gastrointestinalnom traktu čoveka. Praćenje oslobađanja kofeina iz nosača u ovim sredinama
izvršeno je primenom ultraljubičaste spektroskopije (UV). Izvedena je detaljna analiza dobijenih
eksperimentalnih podataka otpuštanja kofeina u in vitro uslovima, primenom nekoliko
matematičkih modela. Najbolja kinetika otpuštanja kofeina postignuta je iz nosača sa potpuno
neutralizovanom metakrilnom kiselinom, 1,6mol% umreživača i inkorporiranim lipozomima u
kojima je inkapsuliran kofein. Ovaj nosač je odabran za dalje analize - ispitano je njegovo
ponašanje u uslovima koji su simulirali put nosača kroz gastrointestinalni trakt čoveka. Rezultati
su pokazali da kofein može da se inkapsulira u izabrani nosač u koncentracijama koje su više od
njegove maksimalne rastvorljivosti i da se postigne njihovo ciljano otpuštanje. Inkapsulacija
kofeina u koncentracijama ovih vrednosti, postignuta je dodatkom nikotin-amida koji sa
kofeinom gradi stabilni kompleks. Dobijeni rezultati pokazuju da sintetisani nosači imaju veliki
potencijal za ciljanu dostavu slabo vodorastvotnih supstanci.
Hydrogels based on poly(methacrylic acid) (PMAA) have been extensively used in
systems for targeted delivery of active substances because they are pH-sensitive, non-toxic and
biocompatible. However, being highly hydrophilic, these hydrogels are able to deliver only
hydrophilic active substances. In this dissertation, modification of PMAA hydrogels with
amphiphilic substances: protein - casein and phospholipidic nanoparticles - liposomes in order to
design a hydrophilic carrier for a poorly water-soluble substance (PWSS) are presented. The
synthesis of the carriers and their characterization using the Fourier Transform Infrared
Spectroscopy (FTIR) and the Scanning Electron Microscopy (SEM) and the characterization of
the liposomes using the Dynamic Light Scattering (DLS) and the method of the Electrophoretic
Light Scattering (ELS) are described. The FTIR spectra showed that hydrophobic interactions
were established between PWSS model drug - caffeine and casein and enabled caffeine
encap...sulation in the carrier and its controlled release, while the presence of the liposomes
enabled better control of caffeine release rate. The morphological characteristics of the carriers,
their swelling behavior and the caffeine release kinetics were investigated depending on the
changes in the synthesis parameters (neutralization degree of methacrylic acid, crosslinker and
caffeine concentrations, introduction of itaconic acid and liposomes, volume ratio and form of
liposomal formulation) in two media with different pH values that simulated the environment in
human gastrointestinal tract. Ultraviolet (UV) Spectroscopy was used to monitor caffeine release
from these carriers. Data from caffeine in vitro release experiments were analyzed in detail using
several mathematical models. The best kinetic of caffeine release was achieved form the carrier
in which methacrylic acid was complitely neutralized and which had 1,6mol% of crosslinker and
incorporated liposomes with encapsulated caffeine. The behavior of this carrier was further
investigated in the environment which simulated the conditions in the human gastrointestinal
tract. Results showed that this carrier could be used for the encapsulation of caffeine in
concentrations which were higher than its solubility and for targeted delivery of these
concentrations. Encapsulation of caffeine in these values of concentration was achieved by
adding nicotinamide, which forms stable complex with caffeine. Presented results showed that
synthesized carriers have great potential for targeted delivery of poorly water-soluble substances.
Факултет:
Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултетДатум одбране:
11-09-2020Пројекти:
- Развој нових инкапсулационих и ензимских технологија за производњу биокатализатора и биолошки активних компонената хране у циљу повећања њене конкурентности, квалитета и безбедности (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-46010)
- Синтеза и карактеризација нових функционалних полимера и полимерних нанокомпозита (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-172062)