Ανάπτυξη νέων υδατικών νανοσωματιδίων συζυγιακών πολυμερών για βιοαπεικόνιση ως ιχνηθέτες φθορισμού
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Παύλου, Αριστέα
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Διανύοντας από τις πιο δύσκολες εποχές όσον αφορά την υγεία και τις ασθένειες που προσβάλλουν το ανθρώπινο είδος, κρίνεται εξαιρετικής σημασίας η επιστήμη και η έρευνα να συνεχίσει να μελετά και να βελτιώνει ήδη υπάρχουσες θεραπείες ή να αναπτύσσει καινοτόμες ιδέες στον τομέα της διάγνωσης και της θεραπείας. Ως γνωστόν, η έγκαιρη διάγνωση είναι και η καλύτερη λύση για οποιαδήποτε ασθένεια. Ασθένειες, όπως ο καρκίνος, έχουν απασχολήσει και συνεχίζουν να απασχολούν όλη την επιστημονική κοινότητα μιας και είναι η 2η αιτία θανάτου παγκοσμίως και αποτελεί μία ποικιλόμορφη, επιθετική ασθένεια που μπορεί να προσβάλλει από νεογνά έως και ηλικιωμένους ανθρώπους. Μέχρι στιγμής, οι πιο συχνές μορφές είναι όταν εμφανίζεται στο στήθος μια γυναίκας ή στον προστάτη ενός άντρα, στον ένα ή στους δύο πνεύμονες ενός ανθρώπου και στο παχύ έντερο. Όσον αφορά τον καρκίνο, η ανάπτυξη της τεχνολογίας και πιο συγκεκριμένα της Νανοτεχνολογίας και της Νανοϊατρικής βασίζονται στο φαινόμενο Ενισχυμένης Διαπερατότητας και Κατακράτησης (EPR) των καρκινικών κυττάρων. Δηλαδή δίνει ένα πολύ σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των ήδη υπαρχόντων μεθόδων, αφού σωματίδια μεγέθους νανοκλίμακας μπορούν να διαπεράσουν μέσα από σχηματιζόμενες οπές των καρκινικών ιστών, οι οποίες δεν εμφανίζονται στον υγιή ιστό. Για το λόγο αυτό, γίνεται αναζήτηση ενώσεων και υλικών που μπορούν να μετατραπούν σε νανοσωματίδια και να έχουν εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες για εφαρμογή σε Βιοαπεικόνιση και Θεραπεία, αλλά και να είναι βιοσυμβατά. Τέτοια είναι φωτονικά υλικά και πιο ειδικά συζυγιακά πολυμερή τα οποία παρουσιάζουν εξαιρετικές οπτικοηλεκτρονικές ιδιότητες. Η σύνθεση και χαρακτηρισμός κάποιων συζυγιακών πολυμερών και των νανοσωματιδίων τους ήταν ο στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας με σκοπό να χρησιμοποιηθούν ως ιχνηθέτες φθορισμού στον καρκίνο και πιο συγκεκριμένα του παχέος εντέρου. Έτσι έγινε σχεδιασμός και σύνθεση 3 συζυγιακών πολυμερών με δομή δότη-δέκτη (D-A) και αποτελούνται από βενζοδιθειφαίνιο, φαίνυλο- και θειένυλο- υποκατεστημένα ιντακενοδιθειοφαίνια ως μονάδες δότη και ως μονάδα δέκτη θα είναι και στις τρεις περιπτώσεις η διθειένο-πυρρολοδιόνη. Συμβολίζονται με BTTPD-Th (CP1), IDTDTPD-Ph (CP2) και IDTDTPD-Th (CP3) αντίστοιχα με τη σειρά της μονάδας δότη που αναφέρθηκε. Αφού χαρακτηρίστηκαν με 1H-NMR, 13C-NMR, GPC, φασματοσκοπία UV-Vis και φθορισμού, αλλά και κάποιες θεωρητικές μελέτες μέσω Gaussian, έγινε κατασκευή των νανοσωματιδίων τους με 2 μεθόδους: την νανοκαταβύθιση και τον εγκλωβισμό με τη βοήθεια ενός αμφίφιλου συμπολυμερούς (πιο συγκεκριμένα το mPEG-b-PLGA). Αυτά χαρακτηρίστηκαν με DLS, δυναμικό zeta, φασματοσκοπία UV-Vis και φθορισμού, αλλά και μικροσκοπία AFM (μόνο στην περίπτωση των νανοσωματιδίων με νανοκαταβύθιση). Στη συνέχεια, τα νανοσωματίδια μέσω νανοκαταβύθισης μελετήθηκαν in vitro ως ιχνηθέτες φθορισμού σε καρκινικά κύτταρα παχέος εντέρου HCT-116 και σε υγιή ενδοθηλιακά κύτταρα HUVECs.
Going through the most difficult times in terms of health and diseases affecting the human species, it is extremely important for science and research to continue to study and improve existing therapies or to develop innovative ideas in the field of diagnosis and treatment. It is well known that early diagnosis is also the best way to fight any disease. Diseases, such as cancer, constantly occupy the entire scientific community as it is the second leading cause of death worldwide and is a diverse, aggressive disease that can affect people of all ages. By far, the most common forms of cancer are breast, prostate, lung or colon cancer. The development of technology and in particular nanotechnology and nanomedicine were based on a property of the Tumor Microenvironment (TME). More specifically, Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect provides a very significant experimental advantage over existing methods, as nanoscale particles (nanoparticles) can penetrate through formed holes in cancer tissue, that are not present in healthy tissue. Concerning the diagnostic tools that are provided, compounds with excellent optical properties are in demand. Such are photonic materials and specifically conjugated polymers that have proven to have excellent optoelectronic properties. Conjugated Polymers (CPs) have been shown to have unique optoelectronic properties due to their π-conjugated backbone. The highly delocalized π-electrons of the polymeric backbone enable high fluorescence brightness, high photostability and fast emission rates. CPs absorb and emit light energy not only in the UV-Vis region, but also in the NIR region, which is a distinct advantage in bioimaging techniques. CPs are known for not being water-soluble due to their hydrophobic nature to allow interaction with cells. However, strategies, such as nanoprecipitation or encapsulation, have been shown to be very effective in producing conjugated polymer nanoparticles (CPNs), that can be used in aqueous media. The advantages of CPNs include high brightness, excellent photostability, low cytotoxicity, high quantum yield and versatile surface modification. The synthesis and characterization of some conjugated polymers and their nanoparticles, as well as the in vitro study of the NPs, were the aim of the present Master’s thesis to be used as fluorescent probes in cancer and specifically in colon cancer. Alternating conjugated polymers were synthesized via metal catalyzed aromatic cross coupling Stille polymerization reaction. The synthesized donor-acceptor (D-A) CPs comprised thienyl substituted benzodiathiaphene and tetraphenyl or tetrathienyl substituted-indacenodithiophene derivatives as electron donating unit moieties and dithienopyrrolodione derivative as electron withdrawing unit moieties (mentioned as BTTPD-Th/CP1, IDTDTPD-Ph/CP2 and IDTDTPD-Th/CP3 respectively). The average molecular weights by number and weight and the dispersity of the polymers were determined by Gel Permeation Chromatography (GPC) in ODCB. All polymers were analyzed via 1H-NMR and 13C-NMR, UV-Vis and fluorescence spectroscopy. NPs were formed via nanoprecipitation and encapsulation using an amphiphilic polymer (PLGA-b-mPEG). The shape of the nanoprecipitated NPs were investigated with Atomic Force Microscopy while Dynamic Light Scattering was exploited to elucidate the size of the nanoprecipitated and encapsulated NPs. More importantly, the quantum yields of the CPs and their NPs were calculated by fluorescence spectroscopy.Last but not least, the in vitro experiments of the nanoprecipitated NPs were also performed in terms of the cell proliferation of cancer cells (HCT-116) and healthy endothelial cells isolated from umbilical cords (HUVECs), the internalization of the NPs in the same cell lines, the time points of internalization of the NPs in the HCT-116 cell line and where they are located in these cells after 24h of incubation. In addition, the secretion of the HCT-116 cells containing the NPs were examined up to day 4 of cell growth.
Going through the most difficult times in terms of health and diseases affecting the human species, it is extremely important for science and research to continue to study and improve existing therapies or to develop innovative ideas in the field of diagnosis and treatment. It is well known that early diagnosis is also the best way to fight any disease. Diseases, such as cancer, constantly occupy the entire scientific community as it is the second leading cause of death worldwide and is a diverse, aggressive disease that can affect people of all ages. By far, the most common forms of cancer are breast, prostate, lung or colon cancer. The development of technology and in particular nanotechnology and nanomedicine were based on a property of the Tumor Microenvironment (TME). More specifically, Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect provides a very significant experimental advantage over existing methods, as nanoscale particles (nanoparticles) can penetrate through formed holes in cancer tissue, that are not present in healthy tissue. Concerning the diagnostic tools that are provided, compounds with excellent optical properties are in demand. Such are photonic materials and specifically conjugated polymers that have proven to have excellent optoelectronic properties. Conjugated Polymers (CPs) have been shown to have unique optoelectronic properties due to their π-conjugated backbone. The highly delocalized π-electrons of the polymeric backbone enable high fluorescence brightness, high photostability and fast emission rates. CPs absorb and emit light energy not only in the UV-Vis region, but also in the NIR region, which is a distinct advantage in bioimaging techniques. CPs are known for not being water-soluble due to their hydrophobic nature to allow interaction with cells. However, strategies, such as nanoprecipitation or encapsulation, have been shown to be very effective in producing conjugated polymer nanoparticles (CPNs), that can be used in aqueous media. The advantages of CPNs include high brightness, excellent photostability, low cytotoxicity, high quantum yield and versatile surface modification. The synthesis and characterization of some conjugated polymers and their nanoparticles, as well as the in vitro study of the NPs, were the aim of the present Master’s thesis to be used as fluorescent probes in cancer and specifically in colon cancer. Alternating conjugated polymers were synthesized via metal catalyzed aromatic cross coupling Stille polymerization reaction. The synthesized donor-acceptor (D-A) CPs comprised thienyl substituted benzodiathiaphene and tetraphenyl or tetrathienyl substituted-indacenodithiophene derivatives as electron donating unit moieties and dithienopyrrolodione derivative as electron withdrawing unit moieties (mentioned as BTTPD-Th/CP1, IDTDTPD-Ph/CP2 and IDTDTPD-Th/CP3 respectively). The average molecular weights by number and weight and the dispersity of the polymers were determined by Gel Permeation Chromatography (GPC) in ODCB. All polymers were analyzed via 1H-NMR and 13C-NMR, UV-Vis and fluorescence spectroscopy. NPs were formed via nanoprecipitation and encapsulation using an amphiphilic polymer (PLGA-b-mPEG). The shape of the nanoprecipitated NPs were investigated with Atomic Force Microscopy while Dynamic Light Scattering was exploited to elucidate the size of the nanoprecipitated and encapsulated NPs. More importantly, the quantum yields of the CPs and their NPs were calculated by fluorescence spectroscopy.Last but not least, the in vitro experiments of the nanoprecipitated NPs were also performed in terms of the cell proliferation of cancer cells (HCT-116) and healthy endothelial cells isolated from umbilical cords (HUVECs), the internalization of the NPs in the same cell lines, the time points of internalization of the NPs in the HCT-116 cell line and where they are located in these cells after 24h of incubation. In addition, the secretion of the HCT-116 cells containing the NPs were examined up to day 4 of cell growth.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Συζυγιακά πολυμερή, Νανοσωματίδια, DFT υπολογισμοί, Βιοαπεικόνιση, Conjugated polymers, Nanoparticles, DFT calculations, Biomaging
Θεματική κατηγορία
Νανοσωματίδια
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Όνομα επιβλέποντος
Σίσκος, Μιχαήλ
Εξεταστική επιτροπή
Σίσκος, Μιχαήλ
Χώχος, Χρήστος
Αυγερόπουλος, Απόστολος
Χώχος, Χρήστος
Αυγερόπουλος, Απόστολος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: 153-157
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
181 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States