BizSolutions

Σκαρμούτσου Αμαλία

 

 

Περίληψη:

Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η σύνθεση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοδομών που δύναται να εγκλωβίσουν και να μεταφέρουν φαρμακευτικές ενώσεις για την καταπολέμηση ασθενειών στον οργανισμό. Στη συνέχεια, θα μελετηθεί η δράση των μαγνητικών νανοδομών ως προς την αποκατάσταση των νανομηχανικών ιδιοτήτων κυττάρων που παρουσιάζουν παθογένεια. Από την έναρξη του φυσικού αντικειμένου (1/12/2010) μέχρι σήμερα έχουν πραγματοποιηθεί οι εξής δραστηριότητες στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής: α) βιβλιογραφική ανασκόπηση των μεθόδων σύνθεσης και χαρακτηρισμού μαγνητικών νανοσωματιδίων για βιοεφαρμογές, β) σύνθεση και μελέτη (χαρακτηρισμός) νανοσωματιδίων οξειδίου του σιδήρου (γ-Fe2O3) για βιοεφαρμογές, γ) βιβλιογραφική ανασκόπηση στο χαρακτηρισμό νανομηχανικών ιδιοτήτων μαλακής ύλης, ιστών και κυττάρων και δ) μετρήσεις νανομηχανικών ιδιοτήτων μαλακής ύλης.

Τα νανοσωματίδια  γ-Fe2O3 είναι ικανά να περικλείουν και να μεταφέρουν φαρμακευτικές ουσίες, μη διαλυτές σε υδατικά μέσα (π.χ. βιολογικά υγρά), με εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Τα σωματίδια γ-Fe2O3 περιέχουν ένα μαγνητικό πυρήνα, επικαλυμμένο με οργανόφιλο στρώμα, το οποίο συγκρατεί τη φαρμακευτική ουσία, και εξωτερικά περιβάλλονται με υδρόφιλο στρώμα που προσδίδει διαλυτότητα στο νερό, βιοσυμβατότητα και προστασία των σωματιδίων από τα φαγοκύτταρα. Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι: 1. Η μελέτης της κατάλληλης επιφανειακής μορφοποίησης της επιφάνειας των νανοσωματιδίων με στόχο την επίτευξη της λειτουργικότητας τους για τη μεταφορά φαρμάκων, 2. Η επικάλυψη των σωματιδίων με πολυμερικές ενώσεις για να αποκτήσουν τα σωματίδια αόρατο χαρακτήρα έναντι του ανοσοποιητικού συστήματος, 3. Η μελέτη του κατάλληλο μέγεθος των σωματιδίων ώστε να παρουσιάζουν τις βέλτιστες μαγνητικές ιδιότητες, να προκαλούν υπερθερμία στον οργανισμό που εισάγονται με εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και επιτυχημένη ενδοκύττωση και 4. Η σύνδεση κατάλληλων ουσιών και φαρμάκων στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων ώστε να εντοπίσουν καρκινικά κύτταρα και να αποδεσμεύσουν το φορτίο τους (φάρμακο) για την καταπολέμηση της παθογένειας.  

Η σύνθεση των μαγνητικών νανοσωματιδίων πραγματοποιείται από τη θερμολυτική διάσπαση οργανομεταλλικής ένωσης (πρόδρομη ένωση) σε διαλύτη (οργανικός διαλύτης) και στο διάλυμα προστίθενται χημικές ουσίες (επιφανειοδραστικές ενώσεις) για να ελεγχθεί το μέγεθος, το σχήμα, οι μαγνητικές ιδιότητες και η επιφανειακή χημεία των σωματιδίων. Το σχήμα και το μέγεθος των σωματιδίων ελέγχεται από την προσθήκη των επιφανειοδραστικών ενώσεων και από τον οργανικό διαλύτη που εξελίσσεται η αντίδραση. Επίσης, η χρήση των επιφανειοδραστικών ενώσεων ρυθμίζει τη διαλυτότητα των σωματιδίων σε οργανικούς και υδατικούς (νερό) διαλύτες. Για το χαρακτηρισμό των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των νανοσωματιδίων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των μαγνητικών τους ιδιοτήτων, της επιφανειακής χημείας τους, της μορφολογίας τους και της χημικής τους σύστασης, του υδροδυναμικού τους όγκου και του ζ δυναμικού τους. Από τη μελέτη των μαγνητικών τους ιδιοτήτων παρατηρήθηκε ότι η μαγνήτιση κορεσμού είναι αρκετά μικρότερη από αυτή που παρουσιάζει το υλικό όγκου γ-Fe2O3 λόγω του οργανικού περιεχομένου που περιβάλλει τα μαγνητικά νανοσωματίδια και στο μικρό μέγεθος τους. Στη συνέχεια συντέθηκαν κατάλληλες ενώσεις και συνδέθηκαν στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων με στόχο να εγκλωβιστεί φάρμακο στη δομή τους, να αποκτήσουν «αόρατο» χαρακτήρα έναντι του ανοσοποιητικού συστήματος και να συνδεθεί παράγοντας αναγνώρισης για να πραγματοποιείται η στοχευμένη θεραπεία και απελευθέρωση του φαρμάκου. Οι τελικές νανοδομές που παράγονται ελέγχονται ως προς τη θερμική απόδοση τους μέσα σε υδατικά δ/τα που προσομοιάζουν τα βιολογικά υγρά, ώστε να προσδιοριστεί η υπερθερμία που προκαλούν για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων.

Στη συνέχεια της διατριβής πραγματοποιούνται μετρήσεις νανομηχανικών ιδιοτήτων σε μαλακή ύλη, ιστούς και κύτταρα.  Μέχρι στιγμής έχουν πραγματοποιηθεί μετρήσεις νανομηχανικών ιδιοτήτων σε πολυμεθακρυλικό μεθύλιο (PMMA) που έχει υποστεί κατεργασία με πλάσμα οξυγόνου και σε υβριδικές επικαλύψεις (οργανικό-ανόργανο), που είναι κατάλληλες για την καλλιέργεια βλαστικών κυττάρων και την ανάπτυξη οστίτη ιστού. Στόχος της μελέτης των υλικών είναι η δημιουργία του πειραματικού πρωτοκόλλου για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων ιστών χωρίς ή/και με παθογένεια.  Η μελέτη των νανομηχανικών ιδιοτήτων πραγματοποιήθηκε μέσω της διάταξης TriboLab® της Hysitron. Η διάταξη αποτελεί ένα σύγχρονο όργανο εκτέλεσης πειραμάτων διείσδυσης και εγχάραξης. Μελλοντικά θα ελεγχθούν μη παθογόνοι και παθογόνοι ιστοί και κύτταρα, καθώς επίσης θα μελετηθεί η δράση των μαγνητικών νανοδομών στις μηχανικές ιδιότητες των παθογόνων κυττάρων που υπόκεινται σε θεραπεία με αυτά, με στόχο την αποκατάσταση των φυσιολογικών λειτουργιών τους.

Α/Α	Τίτλος Παραδοτέου	Είδος παραδοτέου	Αρχεία
01	Synthesis and characterization of in situ functionalized iron oxide nanoparticles.	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
02	Pre-osteoblastic cell response on three-dimensional, organic-inorganic hybrid material scaffolds for bone tissue engineering.	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
03	Nanomechanical and nanotribological properties of plasma nanotextured superhydrophilic and superhydrophobic polymeric surfaces.	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
04	Nanomechanical properties of hybrid coatings for bone tissue engineering	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
05	NANOMECHANICAL PROPERTIES OF CHITOSAN‐GRAFT‐POLY(Ε‐ CAPROLACTONE) COPOLYMERS	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
06	NANOINDENTATION DATA ANALYSIS OF RING STRUCTURED SCAFFOLDS USING BERKOVICH AND CONOSPHERICAL TIPS	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
07	Air plasma treatment and deposition of acrylic acid effect on the nanomechanical properties of extruded poly(lactic) acid foils	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
08	Nanomechanical properties of extruded poly(lactic) acid foils treated in air and argon plasma atmosphere	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
09	Nanoindentation testing of a chitosan‐graft‐poly(ε‐caprolactone) copolymer scaffold for soft tissue engineering	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
10	Tribological Performance of Hybrid Organo‐silicate Coatings	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
11	ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΝΑΝΟΔΟΜΩΝ ΓΙΑ ΒΙΟΕΦΑΡΜΟΓΕΣ	Διδακτορική Διατριβή
12	Influence of preparation methods on the electrical and nanomechanical properties of poly(methyl methacrylate)/multiwalled carbon nanotubes composites	Ανακοινώσεις σε συνέδρια