PEG-PLGA polymersomes as carriers of bioactive substances

Celem tej pracy magisterskiej jest scharakteryzowanie procesu enkapsulacji i uwalniania substancji bioaktywnych (porfiryny mTHPP, leku - itrakonazolu) oraz związków modelowych (pirenu, perylenu) w nośnikach polimerowych, jakimi są polimerosomy PEG-PLGA. Przy użyciu cryo-TEM wykonano zdjęcia pęcherzyków oraz określono ich rozmiar. Wykonano pomiary DLS w celu wyznaczenia promienia hydrodynamicznego syntezowanych polimerosomów, ich dyspersyjności i potencjału zeta. Metodami spektrofluorymetrycznymi przeprowadzono pomiary wnikania oraz uwalniania badanych substancji, uzyskując ich czas wnikania, stałą wnikania KB (ang. the effective binding constant) oraz stałą Sterna-Volmera KSV. Zrealizowano również pomiary izoterm П-A oraz wykonano zdjęcia na mikroskopie BAM dla monowarstw powstałych z kopolimeru PEG-PLGA, itrakonazolu oraz ich mieszanin w stosunku molowym. Dodatkowo przeprowadzono pomiary DSC, służące do określenia hydratacji warstwy PLGA oraz pomiary spektrometryczne UV-Vis mające na celu charakterystykę spektralną badanych związków.The purpose of the thesis is characteristic of encapsulation and release process of bioactive substances (mTHPP porphyrin, itraconazole) and model compounds (pyrene, perylene) in polymer carriers - PEG-PLGA polymersomes. Using the Cryo-TEM images of vesicles, size was determined. DLS measurements were made to determine the size distribution of synthesized polymerosomes, dispersion and zeta potential. Spectrophotometric methods have been used to measure the penetration and release of using substances. Obtained their penetration time, the effective binding constant (KB), and the Stern-Volmera constant (KSV). The measurements of the П-A isotherms were made and the BAM microscope images were made for monolayers of PEG-PLGA copolymer, itraconazole and their mixtures in a molar ratio. In addition, DSC measurements were used to determine the hydration of the PLGA layer and UV-Vis spectrometric measurements aimed at the spectral characteristics of using compounds

Modification of poly(allylamine hydrochloride) in order to obtain strong polyelectrolyte and the interactions of obtained derivatives of poly(allylamine hydrochloride) with lipid membranes.

W ramach pracy licencjackiej zmodyfikowano poli(chlorowodorek alliloaminy)(PAH) w celu uzyskania mocnego polielektrolitu oraz zmniejszenia cytotoksyczności podstawowego polimeru. Zbadano również oddziaływanie pochodnych PAH'u z błonami lipidowymi. Interakcja polikationu z liposomami jest bardzo ważnym aspektem w zastosowaniach biofizycznych i medycznych. Wykorzystuje się ją np. do tworzenia układów liposom-polimer, które odgrywają istotną rolę w nowych systemach dostarczania leków (DDS). W pierwszej części pracy przeprowadzono syntezę PAH'u ze sperminą. Modyfikacja poli(chlorowodorku alliloaminy) przebiegła w trój etapowej syntezie:1. Przyłączenie bezwodnika bursztynowego.2. Zmetylowanie wcześniej uzyskanego polimeru.3. Przyłączenie sperminy.Po każdym etapie modyfikacji produkt został zbadany za pomocą spektroskopii w podczerwieni (IR), spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz analizy elementarnej (CHN).W drugiej części pracy zbadano oddziaływanie dwóch pochodnych poli(chlorowodorku alliloaminy)(jednego, zmodyfikowanego w 21% kwasem stearynowym i drugiego, dodekanalem w 33%). Początkowo, za pomocą DLS określono optymalne warunki, w których układy liposom-polimer są stabilne. Następnie wykonano badania spektrofluorymetryczne procesu uwalniania kalceiny (modelowego leku) z liposomów. Wybrano kalceinę do tych badań ze względu na jej świetne właściwości fluorescencyjne. Dla dwóch pochodnych PAH’u obserwowano zmiany fluorescencji po dodaniu do roztworu z liposomami z kalceiną polimeru, kolejno surowicy, a na koniec detergentu.The main objective of the thesis was modification of poly(allylamine hydrochloride) in order to obtain strong polyelectrolyte and mitigation cytotoxicity of basic polymer. Also the interactions of obtained derivatives of PAH with lipid membranes were examined. Polycation interaction with liposomes is a very important aspect in biophysical and medical applications. It is used for example to create systems liosome-polymer, which play an important role in the new Drug Delivery Systems (DDS).In the first part of thesis the synthesis PAH with spermine was run. Modification of poly(allylamine hydrochloride) went in three-step synthesis:1. Incorporation of succinic acid anhydride into PAH.2. Methylation previously received product.3. Incorporation of spermine.After every step the product was investigated using a infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance (NMR) and elemental analysis (CHN).In second step of thesis the interactions with lipid membranes of two derivatives of poly(allylamine hydrochloride) were examined (one, in 21% stearic acid modified and second, in 33% dodecane modified). Firstly, optimal conditions, where the systems liposome-polymer are stabile was determined using DLS. Next a calcein (drug model)release from liposomes process was examined using fluorometric analysis. For two derivatives of PAH changes in fluorescence after the addition of polymer, next serum and finally detergent to solution of liposomes with calcein was observed

Molecular Insight into Drug-Loading Capacity of PEG–PLGA Nanoparticles for Itraconazole

Nanoparticles made of amphiphilic block copolymers comprising biodegradable core-forming blocks are very attractive for the preparation of drug-delivery systems with sustained release. Their therapeutic applications are, however, hindered by low values of the drug-loading content (DLC). The compatibility between the drug and the core-forming block of the copolymer is considered the most important factor affecting the DLC value. However, the molecular picture of the hydrophobic drug–copolymer interaction is still not fully recognized. Herein, we examined this complex issue using a range of experimental techniques in combination with atomistic molecular dynamics simulations. We performed an analysis of the interaction between itraconazole, a model hydrophobic drug, and a poly­(ethylene glycol)–poly­(lactide-<i>co</i>-glycolide) (PEG–PLGA) copolymer, a biodegradable copolymer commonly used for the preparation of drug-delivery systems. Our results clearly show that the limited capacity of the PEG–PLGA nanoparticles for the accumulation of hydrophobic drugs is due to the fact that the drug molecules are located only at the water–polymer interface, whereas the interior of the PLGA core remains empty. These findings can be useful in the rational design and development of amphiphilic copolymer-based drug-delivery systems