Táto práca je venovaná príprave syntetických blokových kopolymérov tvorených hydrofilným 2-metyl-2-oxazolínom (MetOx) a termosenzitívnym 2-n-propyl-2-oxazolínom (PropOx), ktoré sú považované za sľubné materiály pre biomedicínske aplikácie. Rôzne funkcionalizované poly(2-oxazolíny) môžu byť použité na dosiahnutie požadovaných chemických, fyzikálnych a biologických vlastností1. V našom prípade ide o amfifilné blokové kopolyméry, ktoré sú vhodné pre riadené uvoľňovanie liečiv pri zvýšení teploty. Spontánnou agregáciou sa tvoria nad určitou teplotou micely alebo väčšie agregáty. Spomínanú vlastnosť je možné využiť pre biomedicínske aplikácie, ako je napríklad podávanie liečiva a génov, technológiu biomembrán a biokatalýzu2.
Pripravili sme sériu blokových kopolymérov s dvomi rôznymi dĺžkami a rôznymi pomermi blokov. Cieľom práce bolo preskúmať vplyv štruktúry kopolymérov (dĺžky reťazca a pomeru blokov) na termosenzitívne vlastnosti a cytotoxicitu.
Poly(2-oxazolíny) sa pripravili živou katiónovou polymerizáciou. Monoméry boli sekvenčne pridávané do reakčnej zmesi, čiže po spotrebovaní prvého monoméru sa pridal ďalší monomér. Nasyntetizované polyméry boli charakterizované pomocou gélovej permeačnej chromatografie (GPC) a nukleárnej magnetickej rezonancie (NMR). Experimentálne určené pomery blokov dobre korešpondovali s teoretickými hodnotami, okrem prípadov s najvyšším obsahom 2-n-propyl-2-oxazolínu. V tomto prípade pozorovaný znížený podiel 2-n-propyl-2-oxazolínovej časti bol spôsobený väčšou rozpustnosťou reťazcov obohatených o hydrofóbny monomér v dietyléteri počas čistenia polymérov.
Ďalej sa skúmali vlastnosti vodných roztokov kopolymérov (pri koncentrácii 1mg/ml) v závislosti od teploty. Teplota zakalenia bola meraná UV/VIS spektroskopiou. Pri vyšších koncentráciách sa vizuálne hodnotilo termosenzitívne správanie kopolymérov v bunkovom DMEM médiu s obsahom plodového teľacieho séra (FBS, 10 obj.%) a destilovanej vode. Cytotoxicita polymérov sa testovala na 3T3 bunkách (myších fibroblastoch) metódou MTT testu po 24 hodinách inkubácie.
V tejto práci sa nasyntetizovali kopolyméry s dĺžkami 100 a 200 monomérnych jednotiek, v molárnych pomeroch PropOx:MetOx 120:80, 40:160, 60:40, 20:80, 20:180, 180:20, 10:90 a 90:10. Na základe výsledkov z NMR a GPC syntézy prebehli s postačujúcim výťažkom a presnosťou. Transmitancia vodných roztokov kopolymérov bola meraná v závislosti od teploty. V prípade kopolymérov s dĺžkou reťazca 200 sa teplota zakalenia znižovala so stúpajúcim obsahom nPropOx. Kopolyméry s kratším reťazcom sa nezakaľovali, okrem kopolyméru PropOx90-MetOx10. Vizuálnym pozorovaním správania sa roztokov kopolymérov sa zistilo, že sa pri vyššom obsahu PropOx a vyššej koncentrácii kopolyméru v roztoku vytvárajú dve rôzne kvapalné fázy (koacervácia).
Hodnota viability buniek po 24 hod inkubácii s polymérmi sa pohybovala nad 75%, okrem kopolyméru PropOx90-MetOx10, kde hodnoty viability klesli až na 60% (pri najvyšších koncentráciach polyméru).
Naše doterajšie úsilie bolo zamerané na syntézu blokových kopolymérov, charakterizáciu ich štruktúry. Ďalej by sme sa chceli venovať skúmaniu pripravených blokových kopolymérov ako nosičov hydrofóbnych liečiv.
Autori ďakujú za finančnú podporu Vedeckej grantovej agentúre Ministerstva školstva SR (Granty VEGA 2/0163/15 a 2/0156/15).
1. R. Hoogenboom, Angew. Chemie, 2009, 48, 7978–7994.
2. R. Luxenhofer, Y. Han, A. Schulz, J. Tong, Z. He, A. V Kabanov and R. Jordan, Macromol. Rapid Commun., 2012, 33, 1613–1631.
komentár
Dobrý deň, Vaša práca je veľmi zaujímavá. Mal by som k nej pár otázok. Aké rozdiely vidíte v termosenzitívnom správaní pripravených vzoriek vo vode a v médiu (slide 12 a 13 prezentácie)?
Ďalšou otázkou je, ktoré z Vami pripravených a skúmaných vzoriek by boli najvhodnejšie pre ďalšie použitie pri transporte liečiv a prečo.
Re: komentár
Dobrý deň, ďakujem za otázku.
• Termosenzitivitu sme skúmali z dôvodu, že pri pozorovaní cytotoxicity buniek sa v médiu pri niektorých vzorkách tvorili agregáty a dochádzalo ku koacervácii. Z toho dôvodu sme chceli zistiť, či je to spôsobené vplyvom komponentov média a preto sme testovali aj pri vyšších koncentráciach vzorky v médiu aj v destilovanej vode, kde taktiež dochádzalo ku zakaľovaniu a koacervácii. V štyroch vybraných vzorkách vidíme, že postupom času dochádza k väčšej agregácii. Pri jednej zo vzoriek, kde dĺžka reťazca bola 200 monomérnych jednotiek, ale množstvo PropOx nižšie, sa takáto výrazná agregácia nepozorovala.
• Pri ďalších experimentoch by sme sa chceli sústrediť na vzorky s vyšším obsahom MetOx, pri ktorých sa roztoky nezakaľovali, lebo predpokladáme vznik menších častíc/miciel.
Re: Re: komentár
Re: Re: komentár
Ďakujem za odpoveď!
odpoveď
Dúfam, že odpovede sú dostačujúce. Ak máte ešte otázky, rada Vám na ne zodpoviem.
Re: odpoveď
Áno, ďakujem!
komentár
komentár
Skvelá práca. Veľmi sa mi páčila.
Re: odpoveď
Ďakujem.
Re: odpoveď
Ďakujem.
Ahoj Monika!
Veľmi pekná práca aj prezentácia.
Re: odpoveď
Ďakujem. Som rada, že práca sa Vám páčila.