Σύνθεση μεσοπορώδων πολυπεπτιδικών υβριδικών νανοσωματιδίων βασισμένα στην πολυ(ιστιδίνη), τη σιλικόνη και το πολυ(αιθυλενοξείδιο) για τον εγκλωβισμό και την αποδέσμευση φαρμάκων

Abstract

In this thesis the design and synthesis of novel poly(ethylene oxide) and poly(L-histidine) grafted mesoporous silica nanoparticles (MSNs) by the grafting to method and a surface-initiated ring-opening polymerization process (ROP) is reported. Using PEG-silanes chains in order to graft poly(ethylene oxide) on the outer surface and APTES to introduce primary amino groups on the MSN outer surface that work as a ROP initiators, the nanoparticles acquired stealth properties and were decorated with a uniform pH-sensitive poly(L-histidine) (PHis) shell. The method applied for the MSN functionalization, guaranteed that there were not grafted PEO and PHis chains inside the MSNs’ nanochannels. The successful grafting of the PEO and PHis chains was confirmed by FT-IR spectroscopy, TEM, SEM and TGA. Dynamic light scattering (DLS) and zeta potential analysis were used to reveal the pH-responsive nature of the polypeptide-gated mesoporous silica nanoparticles MSN-PEO-PHis. The above system present the ability to entrap and release the anticancer drug doxorubicin in a targeted and controlled manner in cancer tissue conditions, as confirmed by in vitro and in vivo studies.

Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή παρουσιάζεται ο σχεδιασμός και η σύνθεση καινοτόμων νανοσωματιδίων πυριτίας (MSN) εμβολιασμένων με αλυσίδες πολυ(αιθυλενοξειδίου) (PEG) και πολυ(ιστιδίνης) (PHis) με τη μέθοδο «εμβολιασμός σε» και με πολυμερισμό διάνοιξης δακτυλίου (ROP), αντίστοιχα. Χρησιμοποιούνται αλυσίδες PEG-σιλανίων για να εμβολιασθεί πολυ(αιθυλενοξείδιο) στην εξωτερική επιφάνεια των MSN και APTES ((3-αμινοπροπυλο)τριεθοξυσιλάνιο) για να εισαχθούν πρωτοταγείς αμινομάδες στην εξωτερική επιφάνεια των MSN που λειτουργούν ως εκκινητές ROP. Τα νανοσωματίδια αποκτούν, έτσι, ιδιότητες stealth και ένα ευαίσθητο στο pH κέλυφος πολυ(ιστιδίνης). Η μέθοδος που εφαρμόζεται για τη λειτουργικότητα των MSN, εγγυάται ότι δεν υπάρχουν εμβολιασμένες αλυσίδες PEO και PHis μέσα στα νανοκανάλια των MSN. Ο επιτυχής εμβολιασμός των αλυσίδων PEO και PHis επιβεβαιώνεται με μεθόδους χαρακτηρισμού, όπως φασματοσκοπία FT-IR, NMR, TEM, SEM και TGA. Η δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) και η ανάλυση ζ-δυναμικού χρησιμοποιούνται για να επιβεβαιώσουν την αποκρισιμότητα του συστήματος MSN-PEO-PHis στο pH. Το παραπάνω σύστημα παρουσιάζει την ικανότητα να εγκλωβίζει και να αποδεσμεύει το αντικαρκινικό φάρμακο δοξορουβικίνη με στοχευμένο και ελεγχόμενο τρόπο σε συνθήκες καρκινικού ιστού, όπως επιβεβαιώνεται με in vitro και in vivo μελέτες.