Možnosti cílené manipulace transportních vlastností nosičových materiálů na bázi PHA.

Abstract

V rámci předložené práci, polyhydroxyalkanoáty s odlišnými monomerními jednotkami, jako 3-hydroxyvalerát, 4-hydroxyvalerát, 4-hydroxyhexanoát, a 5-hydroxyvalerát byly připravovány za využití bakteriálního kmenu Aneurinibacillus (AH30, AFN2) za účelem porovnání transportních vlastnosti nosičů na bázi izolovaných kopolymerů. Na základě výsledku plynové chromatografii (GC-FID) se ukázalo, izoláty jsou schopné produkovat PHA s různým procentuálním zastoupením monomerů. Dále molekulová hmotnost a index polydispezity izolovaných kopolymerů byly analyzovány pomoci SEC-MALS. Samotné nosičové systémy byly připravovány s využitím izolovaných kopolymerů a komerčního poly(3-hydroxyburyrát). Optimizace byla zaměřena na nastavení podmínek pro tvorbu částic, filmu a porézního systému. Zkoumanými podmínkami byly koncentrace roztoku, množství pomocné látky, a proces izolace nosičů. Vytvořené nosičové systémy byly charakterizovány z pohledu jejich schopnosti uvolňovat aktivní látku (ibuprofen) do modelového prostředí (fosfátový pufr). Na základě provedené charakterizaci bylo stanoveno, že transportní vlastnosti jsou ovlivněny strukturou polymeru a interakcemi v systému polymer-rozpouštědlo. Skenovací elektronová mikroskopie, diferenciální skenovací kalorimetrie, infračervená spektroskopie s Fourierovou transformaci a UV-VIS spektroskopie byly využity jako nástroje pro porovnání a pochopení korespondence mezi chemickou strukturou PHA a jejich transportními vlastnostmi.In this work, in order to investigate the transport properties of different types of carriers, the polyhydroxyalkanoates with 3-hydroxyvalerate, 4-hydroxyvalerate, 4-hydroxyhexanoate, and 5-hydroxyvalerate monomer units were synthesized using the bacterial strain Aneurinibacillus (isolates: AH30 and AFN2). Results of gas chromatography (GC-FID) showed that isolates are able to accumulate PHA with different fractions of monomers. Further, the molecular weight and polydispersity index of isolated biofilms isolated were analyzed via size exclusion chromatography (SEC-MALS). Then, the delivery systems were fabricated, using synthesized copolymers and commercial homopolymer poly(3-hydroxybutyrate). In particular, a series of optimization experiments focused on particles, films, and porous monolith preparation. The processing conditions were evaluated including polymer concentration, amount of additive, and isolation procedure. Fabricated carriers were characterized regarding their ability to incorporate and release the active agent (ibuprofen) into the model medium (phosphate saline buffer). Based on the results from characterization methods, it was found that polymer structure and polymer-solvent relationship have a significant influence on the transport behavior of the incorporated agent. Techniques, such as Scanning electron microscopy (SEM), Differential scanning calorimetry (DSC), Attenuated total reflectance Fourier-transform infrared (ATR-FTIR) spectrometry and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS) were applied as tools to compare and understand the correspondence between transport properties and chemical structure of polyhydroxyalkanoate.