Micro and nanosystems for controlled release of the substances bioactive in wound healing process

Tematem niniejszej pracy magisterskiej było otrzymanie oraz zbadanie nośników dla chlorowodorku pioglitazonu – substancji przyspieszającej gojenie ran, przede wszystkim pod kątem parametrów enkapsulacji i uwalniania leku.Wymieniony związek jest powszechnie wykorzystywany w leczeniu cukrzycy typu drugiego. Jednakże, przeprowadzone w ostatnich latach badania, pokazują jego aktywne działanie w procesach naprawczych. Część laboratoryjna pracy polegała na otrzymaniu, metodą ekstruzyjną, mikrosfer zawierających w matrycy alginian sodu (ALG) oraz hydroksypropylocelulozę (HPC). W ramach pracy otrzymano i zbadano również nowy układ, który oprócz wymienionych polimerów posiadał dodatkowo chitozan (Ch). Uzyskane nośniki były modyfikowane poprzez zastosowanie różnych stosunków wagowych ALG do HPC oraz dodatek dwóch surfaktantów: Pluronic® P103 i Tween® 85. Dodatkowo, w oparciu o wyniki pomiarów turbidymetrycznych, zoptymalizowano ilość zamkniętego leku. Przeprowadzone pomiary spektroskopowe (UV-Vis, FTIR) posłużyły do zbadania parametrów enkapsulacji (efektywności załadowania leku i efektywności enkapsulacji), profili uwalniania substancji aktywnej z uzyskanych sfer oraz składu polimerowej matrycy. Badania rozmiarów i morfologii cząstek wykonano w oparciu o zdjęcia SEM. Dodatkowo sprawdzona została stabilność otrzymanych nośników poprzez wyznaczenie ich potencjału powierzchniowego (potencjału Zeta).W ostatnim etapie pracy, osadzono wybrane mikrosfery na powierzchni bakteryjnej nanocelulozy modyfikowanej grupami karboksymetylowymi (mBNC). W celu potwierdzenia faktu kowalencyjnego przyłączenia cząstek, przeprowadzono analizę widm FTIR. Powierzchnię otrzymanego materiału zobrazowano za pomocą mikroskopii AFM i SEM.Wykonane badania pozwoliły na wskazanie układu cechującego się najlepszymi parametrami enkapsulacji oraz odpowiednio długim czasem uwalniania leku.The aim of this master thesis was to obtain and examine the carriers for pioglitazone hydrochloride – a substance that promotes wound healing, primarily in terms of encapsulation and drug release parameters.Piogiltazonone hydrochloride is widely used to treat diabetes mellitus type 2. However, recent studies show that it is also active in healing processes.The main part of the work consisted in obtaining microspheres containing sodium alginate (ALG) and hydroxypropyl cellulose (HPC) by extrusion method. We extended our research to obtain also a system consisting of the aforementioned polymers and chitosan (Ch). The modifications of the obtained carriers included using different weight ratios of ALG to HPC and the addition of two surfactants: Pluronic® P103 and Tween® 85. Additionally, based on the results of the turbidimetric measurements, the amount of encapsulated drug was optimized.Spectrophotometric measurements (UV-Vis, FTIR) were used to investigate the encapsulation parameters (i.e. loading efficiency and encapsulation efficiency), drug release profiles from the obtained spheres, and polymeric matrix composition. Particle size and morphology studies were based on SEM images. Additionally, the stability of the received systems were verified by determining their surface potential (Zeta potential).In the last stage of the work, selected microspheres were deposited on the bacterial nanocellulose modified with carboxymethyl groups (mBNC). FTIR spectra were analyzed in order to confirm the covalent attachment of particles to mBNC. The surface of the obtained material was visualized by AFM and SEM microscopy. The performed studies allowed to choose the system characterized by the best encapsulation parameters and appropriately long time of drug release

Nanoscale delivery systems for isoflavones

Celem niniejszej pracy licencjackiej było otrzymanie oraz zbadanie nośników dla genisteiny i daidzeiny – związków z rodziny izoflawonów, przede wszystkim pod kątem stabilności, oraz zawartości tych związków w wytworzonych strukturach.Część laboratoryjna pracy polegała na wyekstrahowaniu izoflawonów z koniczyny czerwonej oraz suplementu diety Femiflavon. W tym celu użyto, a następnie porównano pod względem skuteczności kilka różnych metod: ekstrakcję z użyciem aparatu Soxhleta, krystalizację oraz ekstrakcję na zimno z wykorzystaniem roztworów organicznych. Wykonane badania chromatograficzne oraz spektroskopowe wykazały, że najskuteczniejszymi metodami pozyskiwania genisteiny i daidzeiny była ekstrakcja na zimno suplementu diety w bezwodnym etanolu i metanolu. W dalszych etapach pracy metodą hydratacji cienkiego filmu lipidowego, a następnie sonikacji otrzymano liposomy. Część uzyskanych próbek zawierała również 1% oraz 5% ekstraktu uzyskanego poprzez ekstrakcję na zimno etanolem. Na końcu zsyntezowano kompleks kationowej pochodnej γ-cyklodekstryny (GCD–EDA) z izoflawonami z ekstraktu etanolowego. Do badania właściwości otrzymanego układu wykorzystana została spektroskopia UV-Vis. Przeprowadzone pomiary pozwoliły na wskazanie najbardziej wydajnych, spośród stosowanych w pracy metod pozyskiwania badanych związków. Ponadto pomiary spektroskopowe (UV-Vis, spektrometria mas, spektroskopia korelacji fotonów, spektrofluorymetria) posłużyły do zbadania właściwości, takich jak średni rozmiar i rozrzut wielkości cząsteczek, stabilność badanego układu, absorpcja i fluorescencja.The aim of this bachelor thesis was to obtain and examine the carriers for genistein and daidzein - compounds from the family of isoflavones, primarily in terms of stability, and the content of these compounds in the obtained structures. The first stage of the work consisted in extracting the isoflavones from red clover and dietary supplement Femiflavon. For this purpose were used, and then compared for the effectiveness of several different methods: extraction with a Soxhlet extractor, crystallization and cold extraction with organic solvents. We have shown by chromatographic and spectroscopic methods that the most effective methods of obtaining genistein and daidzein was the cold extraction of the dietary supplement with absolute ethanol and methanol. In the next stages of the work we obtained liposoms using the method of thin lipid film hydration and sonification. Two of three samples contained 1% and 5% ethanol extract. At the end we synthesized a complex of a cationic derivative of γ-cyclodextrin (EDA-GCD) with isoflavones from the ethanol extract. To study the properties of the obtained compound UV-Vis spectroscopy was used.The measurements allowed us to identify the most efficient method of obtaining test compounds, among the applied methods. In addition, spectroscopic measurements (UV-Vis spectroscopy, mass spectrometry, photon correlation spectroscopy, spectrofluorimetry) were used to investigate the properties such as average size and size distribution of particles, the stability of the system under study, absorption and fluorescence

Specific binding of novel SPION-based system bearing anti-N-cadherin antibodies to prostate tumor cells

PURPOSE: Epithelial–mesenchymal (EMT) transition plays an important role in metastasis and is accompanied by an upregulation of N-cadherin expression. A new nanoparticulate system (SPION/CCh/N-cad) based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles, stabilized with a cationic derivative of chitosan and surface-modified with anti-N-cadherin antibody, was synthetized for the effective capture of N-cadherin expressing circulating tumor cells (CTC). METHODS: The morphology, physicochemical, and magnetic properties of the system were evaluated using dynamic light scattering (DLS), fluorescence spectroscopy, Mössbauer spectroscopy, magnetometry, and fluorescence spectroscopy. Atomic force microscopy (AFM), confocal microscopy and flow cytometry were used to study the interaction of our nanoparticulate system with N-cadherin expressed in prostate cancer cell lines (PC-3 and DU 145). A purpose-built cuvette was used in the cancer cell capture experiments. RESULTS: The obtained nanoparticles were a spherical, stable colloid, and exhibited excellent magnetic properties. Biological experiments confirmed that the novel SPION/CCh/N-cad system interacts specifically with N-cadherin present on the cell surface. Preliminary studies on the magnetic capture of PC-3 cells using the obtained nanoparticles were successful. Incubation times as short as 1 minute were sufficient for the synthesized system to effectively bind to the PC-3 cells. CONCLUSION: Results obtained for our system suggest a possibility of using it to capture CTC in the flow conditions