Διδακτορικός Φοιτητής
ΓΕΩΡΓΙΟΣ-ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΠΠΑΣ
pappas@materials.uoc.gr
Τηλέφωνο
Γραφείο
Προσωπική ιστοσελίδα
Θέμα διδακτορικού
Thermo-responsive biocompatible polymers for temporally-controlled delivery
Επιβλέπων
ΒΑΜΒΑΚΑΚΗ ΜΑΡΙΑ, Καθηγήτρια, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ
Μέλη Επιτροπής
ΠΑΣΠΑΡΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστημίου Πατρών
ΚΑΘΑΡΙΟΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ, Ερευνητής Α΄, ΕΛΚΕΘΕ
Abstract
"Smart" responsive polymers are materials that respond to subtle changes of their environment by altering their physicochemical properties in a predetermined manner. External stimuli that have been used to alter the materials’ properties include chemical, physical and biochemical factors, such as the solution pH, light, enzymes, and others. Thermo- responsive polymers are those which alter their solubility in water as a function of the solution temperature. They are divided into two main classes: those which become insoluble in water as the solution temperature increases and possess the so-called lower critical solution temperature (LCST) and those that are insoluble in water at low temperatures and become soluble when increasing the temperature of the solution and exhibit the characteristic upper critical solution temperature (UCST). The LCST or UCST is a characteristic temperature of each thermo-responsive polymer. The use of thermo-sensitive polymers as segments of block copolymers with a second hydrophilic block, such as poly(ethylene glycol), provides block copolymers that can self-assemble into nanostructures (micelles, vesicles, etc.) in aqueous media, as a function of the solution temperature. These thermo-responsive nanostructures can be used for the release of encapsulated substances as a function of the solution temperature, i.e. they can encapsulate a drug at a specific temperature and release it, upon disassembly, at another temperature. The specific objectives of this project, are the synthesis of multifunctional block copolymers that exhibit a well-defined UCST behavior in aqueous solution, while being simultaneously biocompatible and biodegradable to reduce the impact on the organisms and the environment, and the development of thermo-responsive nanocarriers to be applied in the controlled delivery of active substances. After synthesis the materials and nanostructures will be characterized by a range of techniques and the release profiles of model dyes will be investigated as a function of the solution temperature.
Περίληψη
Τα «έξυπνα» αποκρίσιμα πολυμερή είναι υλικά τα οποία αποκρίνονται σε μικρές αλλαγές του εξωτερικού περιβάλλοντος τους, μεταβάλλοντας τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες με προκαθορισμένο τρόπο. Eξωτερικά ερεθίσματα που προκαλούν μεταβολή των ιδιοτήτων των υλικών περιλαμβάνουν χημικούς, φυσικούς και βιοχημικούς παράγοντες, όπως το pH, το φως, τα ένζυμα, και άλλα. Θερμο-αποκρινόμενα πολυμερή είναι εκείνα τα οποία μεταβάλλουν τη διαλυτότητα τους στο νερό συναρτήσει της θερμοκρασίας του διαλύματος. Διακρίνονται σε δύο κύριες κατηγορίες: σε εκείνα που γίνονται αδιάλυτα στο νερό καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του διαλύματος και χαρακτηρίζονται από την κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διαλυτοποίησης, το λεγόμενο LCST, και σε εκείνα τα οποία είναι αδιάλυτα στο νερό σε χαμηλές θερμοκρασίες και γίνονται διαλυτά με την αύξηση της θερμοκρασίας, και παρουσιάζουν την ανώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διαλυτοποίησης (UCST). To LCST και το UCST είναι χαρακτηριστικές θερμοκρασίες για ένα πολυμερές. Με την χρήση των θερμο-αποκρινόμενων πολυμερών ως τμήματα συσταδικών συμπολυμερών με το δεύτερο τμήμα να είναι ένα υδρόφιλο πολυμερές, όπως η πολυ(αιθυλενογλυκόλη), προκύπτουν συσταδικά συμπολυμερή τα οποία μπορούν και αυτο-οργανώνονται σε νανοδομές (μικκύλια, κυστίδια, κ.λπ.) σε υδατικό μέσο συναρτήσει της θερμοκρασίας. Αυτές οι θερμο-αποκρινόμενες νανοδομές έχουν την δυνατότητα να εκλύουν ουσίες με τη μεταβολή της θερμοκρασίας του διαλύματος, δηλαδή μπορούν να ενθυλακώσουν ένα φάρμακο σε μια θερμοκρασία και να το απελευθερώσουν σε μια άλλη, στην οποία η νανοδομή αποσυναρμολογείται. Στόχος του συγκεκριμένου έργου, είναι η σύνθεση πολυλειτουργικών συσταδικών συμπολυμερών τα οποία παρουσιάζουν μια καλώς καθορισμένη συμπεριφορά UCST σε υδατικό μέσο, ενώ είναι ταυτόχρονα βιοσυμβατά και βιοαποικοδομήσιμα με σκοπό την μείωση των επιπτώσεων τους στους οργανισμούς και το περιβάλλον, και η ανάπτυξη θερμο-αποκρινόμενων νανοφορέων για την εφαρμογή τους στην ελεγχόμενη μεταφορά ενεργών ουσιών. Μετά την σύνθεση τους, τα υλικά και οι νανοδομές θα χαρακτηριστούν από μια σειρά από τεχνικές και θα διερευνηθεί το προφίλ έκλυσης χρωστικών ουσιών σαν συνάρτηση της θερμοκρασίας του διαλύματος.