Biopolimer alapú nanorendszerek előállítása és vizsgálata

Absztrakt

A munka során megvalósítottuk a kitozán és a hialuronsav poliszacharidok intramolekuláris térhálósítását vizes közegben, vízoldható karbodiimid felhasználásával. Megmutattuk, hogy a peptidszintézisek révén ismertté vált technika hatékonyan alkalmazható a kitozán és a hialuronsav poliszacharidok módosítására, térhálósítására savamid kötés kialakításával. Megvizsgáltuk a képződött térhálós nanorészecskék tulajdonságait: szerkezetét, a térhálósság mértékét, oldatbeli viselkedését, méretét duzzadt és száraz állapotban. A kitozán térhálósítása során megállapítottuk, hogy a térhálósítás mértéke, a térhálósító dikarbonsav hidrofil jellege, valamint a közeg pH-ja határozza meg a nanorészecskék tulajdonságait. Meghatároztuk a térhálós kitozán nanorészecskék effektív átmérőjét. Megvizsgáltuk a kitozán molekulatömegének hatását a képződő nanorészecskék tulajdonságaira. Különböző molekulatömegű hialuronsavakból kiindulva megmutattuk, hogy a térhálós hialuronsav nanorészecskék mérete hatékonyan csökkenthető a hialuronsav molekulatömegének csökkentésével és a térhálósítás mértékének növelésével. Nanorészecskéket állítottunk elő a kitozán és a hialuronsav önrendeződésével vizes közegben (pH = 3,0), szobahőmérsékleten, a polielektrolit oldatok összeöntésével. Megmutattuk, hogy kis polielektrolit-koncentrációk mellett is a két poliszacharid önrendeződése nagy méretű, és széles méreteloszlású részecskék létrejöttét eredményezi. Mindkét polielektrolit poliszacharid, melyben a gyűrűk konformációja miatt a szabad rotáció gátolt, ami kihatással lehet a létrejövő rendszer stabilitására, méretére. Nanorészecskéket állítottunk elő a kitozán és a poli-γ-glutaminsav önrendeződésével vizes közegben, szobahőmérsékleten, a polielektrolit oldatok összeöntésével. Megállapítottuk, hogy a rossz oldhatóságú kitozán szabad aminocsoportjai stabilizálják a kialakult nanorészecskéket. Megvizsgáltuk a képződött nanorészecskék tulajdonságait: oldatbeli viselkedését, méretét duzzadt és száraz állapotban, valamint elektroforetikus mobilitását. Meghatároztuk az önrendeződő nanorészecskék effektív hidrodinamikai átmérőjét, és az ezt befolyásoló tényezőket. Megmutattuk, hogy a kialakult nanorészecskék felületi töltöttségét döntő mértékben a kitozán szabad aminocsoportjai határozzák meg. Azon pH érték fölött, ahol a nanorészecske felületi töltöttsége negatív, a rendszer kicsapódik. Megállapítottuk, hogy a kialakult nanorészecskéket a kitozán protonált aminocsoportjai stabilizálják; pH-emelés hatására a kitozán aminocsoportjai deprotonálódnak, és a rendszer kicsapódik.

We have performed the intramolecular cross-linking of chitosan and hyaluronic acid polysaccharides in aqueous media by using carbodiimide. The carbodiimide technique can be applied efficiently to form amide bonds for cross-linking modification of chitosan and hyaluronic acid polysaccharides. Properties of cross-linked nanoparticles were investigated: their structure, ratio of cross-linking, properties in solution and their size in swollen and dried forms. It was established in the course of cross-linking of chitosan, that the ratio of cross-linking, the hydrophilic character of dicarboxylic acids and the pH of the solution determined the properties of nanoparticles. The effective hydrodynamic diameter of cross-linked chitosan nanoparticles was measured. The effect of molecular weight of chitosan on the properties of prepared nanoparticles was investigated. It was observed using hyaluronic acids with different molecular weight, that the size of hyaluronan nanoparticles was dependent upon both the molecular weight and cross-linikng ratio. Nanoparticles were prepared by self-assembly of chitosan and hyaluronic acid biopolymers in aqueous media (pH = 3.0), at room temperature by mixing the polyelectrolyte solutions. It was shown, that self-assembly of these biopolymers is independent of the concentration of polyelectrolytes. The conformation of rings in the polysaccharide-based polyelectrolytes and the attractive and repulsive interactions between the polymer segments strongly influence the stability of the systems and the size of particles, respectively. Stable nanoparticles were prepared by self-assembly of chitosan and poly-γ-glutamic acid in aqueous media at ambient temperature by mixing polyelectrolyte solutions. It was detected that the residual amino groups of the poorly soluble chitosan stabilized the particulate systems. Properties of nanoparticles were investigated and these include: solution properties, size in swollen and dried state and electrophoretic mobility. The effective hydrodynamic diameter of self-assembled nanoparticles and teir influencing factors were determined. It was detected, that the residual amino groups of chitosan appreciably affected the surface charge of nanoparticles. At higher pH values, as the nanoparticles are negatively charged, unstable nanoparticles can form and the system can precipitate. At lower pH the amino groups of chitosan are positively charged, which stabilizes the system.

Leírás
Kulcsszavak
kitozán, chitosan, nanorendszer, nanosystem, biopolimer, biopolymer
Forrás