Příprava a studium nosičových systémů léčiv za použití programově řízené lyofilizace

Abstract

Cílem této diplomové práce bylo připravit nosičové systémy léčiv na bázi dextranu a hydrofobního léčiva pomocí programově řízené lyofilizace ke zpřístupnění hydrofobních domén. Lyofilizace byla zvolena jako vhodná technologie umožňující vytvoření hydrofobního efektu mezi jednotlivými řetězci polysacharidu. Při přípravě byly využity dvě molekulové hmotnosti dextranu a terc-butylalkohol jako ko-rozpouštědlo, které napomáhá inkorporaci hydrofobního kurkuminu do polymerní sítě. Pro sledování změn ve struktuře polymeru a morfologii vzniklých systémů byly použity infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací a skenovací elektronová mikroskopie. 3D fluorescenční spektroskopie byla využita jako metoda pro sledování chování kurkuminu v různých rozpouštědlech. ATR-FTIR spektroskopie detekovala posuny absorpčních pásů indikující větší uspořádání polymeru, což souvisí s projevem hydrofobního efektu. SEM analýza ukázala, že vzorky zmrazené kapalným dusíkem tvoří jemně porézní vláknité struktury, které mohou zlepšit schopnost nosiče vázat hydrofobní látky. Fluorescenční analýza potvrdila, že chování kurkuminu je silně závislé na polaritě prostředí. Na závěr byla provedena kvantifikace kurkuminu a residuálního ko-rozpouštědla pomocí HPLC a plynové chromatografie. Pomocí HPLC byla potvrzena přítomnost kurkuminu v připravených systémech. HPLC a plynová chromatografie potvrdily pouze stopové množství terc-butylalkoholu ve výsledných systémech, a tedy je využití terc-butylalkoholu coby ko-rozpouštědla bezpečné pro případnou přípravu nosičových systémů. Tato diplomová práce ukázala, že nosičový systém na bázi nativního dextranu připravený pomocí lyofilizace je vhodným materiálem pro inkorporaci hydrofobních molekul. Tato práce může přispět k vývoji účinných a biokompatibilních nosičových systémů, na bázi polysacharidů, pro hydrofobní léčivaThe aim of this thesis was to develop drug carrier systems based on dextran and a hydrophobic active compound using program-controlled lyophilization in order to create accessible hydrophobic domains. Lyophilization was selected as a suitable technique enabling the formation of hydrophobic interactions between individual polysaccharide chains. Two molecular weights of dextran and tert-butyl alcohol as a co-solvent, facilitating the incorporation of hydrophobic curcumin into the polymer network, were used during the preparation. To monitor structural changes in the polymer and the morphology of the resulting systems, Fourier-transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were used. 3D fluorescence spectroscopy served as a method to evaluate the behavior of curcumin in various solvents. ATR-FTIR spectroscopy detected shifts in absorption bands indicating increased polymer organization, which is associated with the expression of the hydrophobic effect. SEM analysis revealed that samples frozen with liquid nitrogen formed fine porous fibrous structures that may enhance the carrier's ability to bind hydrophobic compounds. Fluorescence analysis confirmed that the behavior of curcumin is strongly dependent on the polarity of the surrounding environment. Finally, the quantification of curcumin and residual co-solvent was performed using HPLC and gas chromatography. HPLC analysis confirmed the presence of curcumin in the prepared systems. Both HPLC and GC detected only trace amounts of tert-butyl alcohol in the final products, indicating that the use of this co-solvent is safe for potential carrier system development. This study demonstrated that a native dextran-based carrier systems prepared by lyophilization represent is a suitable material for the incorporation of hydrophobic molecules. This work may contribute to the development of effective and biocompatible polysaccharide-based drug delivery systems