Termosenzitívne blokové kopolyméry na báze poly(2-oxazolínov) pre kontrolované uvoľňovanie liečiv

Authors: Monika Majerčíková 1,2    Anna Zahoranová 1    Juraj Kronek 1   
1 Ústav polymérov Slovenskej akadémie vied, Bratislava, Slovensko    2 Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU, Bratislava, Slovensko   
Year: 2017
Section: Open section for students
Abstract No.: 1534
ISBN: 978-80-972360-1-4

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.