Ειδικοσ λογαριασμος κονδυλιων ερευνας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΑΡΑΘΕΟΔΩΡΗ 2010 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ Ειδικοσ λογαριασμος κονδυλιων ερευνας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΑΡΑΘΕΟΔΩΡΗ 2010 Έργο D.171 Συμπολυμερή του αλγινικού νατρίου εμβολιασμένα με πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) ως θερμοπαχυντικά μέσα. Αξιοποίηση στη μεταφορά και απελευθέρωση φαρμάκων. Εκπόνηση διδακτορικής διατριβής από την Oana-Nicoleta Ciocoiu. Επιβλέπων: Γεώργιος Στάικος

Αντικείμενο του έργου ήταν η σύνθεση συμπολυμερών του αλγινικού νατρίου (NaAlg), ενός φυσικού πολυσακχαρίτη, που βρίσκεται στα καστανά φύκη, υδατοδαλυτού πολυμερούς των D-μανουρονικού (Μ) και L-γκουλουρονικού οξέων (G). με πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) (PNIPAM), ένα πολυμερές που εμφανίζει κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης, αφού τα υδατικά του διαλύματα διαχωρίζονται σε δύο φάσεις με θέρμανση στους 32 οC. β-D-μανουρονικό οξύ α-L-γκουλουρονικό οξύ υπόλειμμα (Μ) υπόλειμμα (G)

Προκειμένου να επιτύχουμε τη σύνθεση μιας ευρείας ομάδας ομολόγων δειγμάτων εμβολιασμένων συμπολυμερών του αλγινικού νατρίου με πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) (Alg- g-PNIPAM), παρασκευάσαμε αρχικά, δείγματα PNIPAM, διαφορετικών μοριακών βαρών, όπως: (kDa) (kDa) 6,0 10 9,2 19 15 35 σε τέσσαρες διαφορετικές συστάσεις, ήτοι 30, 40, 50 και 65 % κ.β. σε PNIPAM Σύσταση σε PNIPAM, % κ.β Συμβολισμός Δείγματος 30 G30_10 G30_19 G30_35 40 G40_10 G40_19 G40_35 50 G50_10 G50_19 G50_35 65 G65_10 G65_19 G65_35

Εικ. 1. Το δυναμικό ιξώδες, ηdyn, των υδατικών διαλυμάτων των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM για τέσσαρες διαφορετικές συστάσεις σε PNIPAM, G30 (a), G40 (b), G50 (c), and G65 (d) για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη PNIPAM, 10, 19, and 35 kDa, έναντι της συγκεντρώσεως σε 40 oC. (Η καμπύλη για το καθαρό NaAlg παρουσιάζεται επίσης σε συγκέντρωση αντίστοιχη σε εκείνη του κάθε συμπολυμερούς)

Ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις, Συρρίκνωση της αλυσίδας, μείωση του ιξώδους Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, Δίκτυο απείρου μάζης, αύξηση του ιξώδους

Εικ. 2. Μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, ηdyn, υδατικών διαλυμάτων των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM, G30 (a), G40 (b), G50 (c) and G65 (d), για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη πλευρικών αλυσίδων PNIPAM, 10, 19 and 35 kDa έναντι της θερμοκρασίας, σε c = 1.00 x 10-2 g/cm3

Εικ. 3. Μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, ηdyn, των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM σε τέσσαρες διαφορετικές κατά βάρος συστάσεις σε PNIPAM G30 (a), G40 (b), G50 (c) and G65 (d) για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη πλευρικών αλυσίδων PNIPAM, 10, 19 and 35 kDa έναντι της συγκεντρώσεως σε NaCl 0.1 M, στους 40 oC (Η καμπύλη του δυναμικού ιξώδους για καθαρό NaAlg φαίνεται επίσης σε κάθε επί μέρους εικόνα σε συγκέντρωση που αντιστοιχεί στη σύσταση καθε εμβολιασμένου συμπολυμερούς σε NaAlg)

Εικ. 4. Μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, ηdyn, των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM G30 (a), G40 (b), G50 (c) and G65 (d) για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη πλευρικών αλυσίδων PNIPAM, 10, 19 and 35 kDa έναντι της θερμοκρασίας σε συγκέντρωση c = 1.00 x 10-2 g/cm3, σε NaCl 0.1 M

Εικ. 5. Μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, ηdyn, των υδατικών διαλυμάτων των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM σε τέσσαρες διαφορετικές κατά βάρος συστάσεις σε PNIPAM, G30 (a), G40 (b), G50 (c) and G65 (d), για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη πλευρικών αλυσίδων PNIPAM, 10, 19 and 35 kDa έναντι της θερμοκρασίας σε συγκέντρωση c = 2.00 x 10-2 g/cm3.

Εικ. 6. Μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, ηdyn, των υδατικών διαλυμάτων των συμπολυμερών NaAlg-g-PNIPAM σε τέσσαρες διαφορετικές κατά βάρος συστάσεις σε PNIPAM, G30 (a), G40 (b), G50 (c) and G65 (d), για τρία διαφορετικά μοριακά βάρη πλευρικών αλυσίδων PNIPAM, 10, 19 and 35 kDa έναντι της θερμοκρασίας για c = 2.00 x 10-2 g/cm3, σε 0.1 M NaCl.

Μελέτη απελευθέρωσης της πρωτέϊνης ορού βοοειδούς από σωματίδια πηκτώματος αλγινικού νατρίου με ιόντα ασβεστίου. Το εμβολιασμένο προϊόν διαφοροποιεί τη συμπεριφορά με ενδιαφέροντα τρόπο

Συμεράσματα. Συνθέσαμε μια σειρά εμβολιασμένων συμπολυμερών, εμβολιάζοντας PNIPAM τριών διαφορετικών μοριακών μαζών, επί ενός σκελετού NaAlg, σε τέσσαρες διαφορετικές συστάσεις. Μελετήσαμε τη μεταβολή του δυναμικού ιξώδους τους σαν συνάρτηση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας σε νερό και σε NaCl 0.1 M. Τα αποτελέσματα που πήραμε έδειξαν ότι επιδεικνύεται θερμοπαχυντική συμπεριφορά, καθώς η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 35 οC περίπου, εάν η συγκέντρωση του διαλύματος, η κατά βάρος σύσταση των συμπολυμερών σε PNIPAM και το μοριακό βάρος του PNIPAM είναι υψηλότερα από κάποιες κρίσιμες τιμές, έτσι ώστε να επικρατήσουν οι διαμοριακές έναντι των ενδομοριακών υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων PNIPAM.

Π. χ. , στο νερό πρέπει να είναι: c > 1. 25 x 10-2g/cm3, κ. β Π.χ., στο νερό πρέπει να είναι: c > 1.25 x 10-2g/cm3, κ.β. σύσταση σε PNIPAM > 40 wt. % και το MV του PNIPAM > από περίπου 10 kDa. Σε NaCl 0.1 M, η θερμοπαχυντική συμπεριφορά εξασθενίζει, σε σχέση με το καθαρό νερό, σε σχετικά χαμηλή συγκέντρωση, c = 1.00 x 10-2 g/cm3, ενώ σε κάπως υψηλότερη συγκέντρωση, c = 2.00 x 10-2 g/cm3, ενισχύεται κατά πολύ, προφανώς λόγω επικρατήσεως των διαμοριακών υδροφοβικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων PNIPAM. Ιδιαίτερα αξιοσημείωτη είναι η επίδραση του μοριακού βάρους των πλευρικών αλυσίδων PNIPAM στην εκδήλωση του φαινομένου της θερμοπάχυνσης. Η αύξηση του μοριακού βάρους φαίνεται να ευνοεί ιδιαίτερα τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Ενδεικτικά αποτελέσματα απελευθέρωσης φαρμάκων με παράδειγμα, την πρωτεϊνη ορού βοοειδούς (BSA).

το πρόγραμμα «Κ. ΚΑΡΑΘΟΔΩΡΗ 2010» για τη συμβολή του. Δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί η εκπόνηση της διδακτορικής διατριβής. Έχει ετοιμασθεί για δημοσίευση εργασία με τίτλο: “Thermoresponsive behavior of sodium alginate grafted with poly(N-isopropylacrylamide) in aqueous media” Το έργο συνέβαλε στην απόκτηση γνώσης σε έναν τομέα με σημαντικό επιστημονικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον. ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ το πρόγραμμα «Κ. ΚΑΡΑΘΟΔΩΡΗ 2010» για τη συμβολή του.