Modifikacija poli(L-lizina) za tetrazol-en cikloadicijo ter energijska analiza s kvantnomehanskimi izračuniBastič, Brina (Avtor) Hribar Lee, Barbara (Mentor) fotokemijsko zamreževanjeROPpoli(L-lizin)Fotokemijsko zamreženi, funkcionalizirani polipeptidi predstavljajo sodoben pristop k pripravi micel in gelov, ki se uporabljajo za dostavo zdravil (angl. drug delivery) ter pri izdelavi biokompatibilnih ogrodij za tkivni inženiring. Postopek fotokemijskega zamreževanja omogoča natančen prostorski in časovni nadzor nad povezovanjem polipeptidnih verig, kar vodi v oblikovanje stabilnih in funkcionalnih struktur z zaželenimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi. V teh sistemih se kot posebej primerna aminokislina izkazuje lizin, saj je zaradi svoje naravne prisotnosti v človeškem telesu, visoke biokompatibilnosti in možnosti funkcionalizacije zelo primeren za pripravo naprednih biomaterialov. Zaradi možnosti natančne prilagoditve velikosti, oblike in topnosti micel ter njihove občutljivosti na zunanje dražljaje, kot so pH, temperatura ali svetloba, so taki materiali zelo obetavni za ciljno in kontrolirano sproščanje zdravil. Polimerizacija z odpiranjem obroča (angl. ring-opening polymerization, ROP) omogoča sintezo funkcionalnih, biokompatibilnih in pogosto tudi biorazgradljivih polimerov. Ena izmed glavnih prednosti ROP je natančen nadzor nad dolžino polimerne verige in ozka porazdelitev molekulskih mas. Ker reakcija poteka pod blagimi pogoji, pogosto pri zmernih temperaturah, je še posebej primerna za pripravo materialov, namenjenih uporabi v bioloških okoljih. Poleg tega ROP omogoča enostavno funkcionalizacijo koncev verig, kar bistveno olajša nadaljnjo vezavo učinkovin, označevalcev ali drugih bioaktivnih skupin. Poli(Z-L-lizin) (PZLL) smo nadalje funkcionalizirali na končnih verigah z NHS-maleimidom ter derivatom tetrazola, fotoaktivno molekulo, in preverili njuno fotokemijsko zamrežljivost. PZLL smo le delno odščitili, saj so bile določene fizikalno-kemijske lastnosti bistvene za uspešno izvedbo nadaljnjih reakcij v polarnih topilih. Reakcijske pogoje za vezavo NHS-maleimida in tetrazolnega derivata na stranske, delno odščitene lizinske verige smo optimizirali, nato pa oba funkcionalizirana polimera osvetljevali in uspešno sprožili fotokemijsko zamreževanje. Poleg eksperimentalnega dela smo opravili tudi kvantno-kemijske izračune s programom Spartan, ki so podali vpogled v mehanizem reakcij med modelnima polimeroma (PZLL in PLL) in maleimidom. Z uporabo različnih metod (PM3, HF 3-21G in HF 6-31G*) smo ocenili reakcijske in aktivacijske energije za dve možni reakcijski poti: klasično nukleofilno acilno substitucijo ter Michaelovo adicijo. Rezultati so pokazali, da je Michaelova reakcija pri PZLL tako termodinamično kot kinetično ugodnejša, medtem ko je reakcija z maleimidom pri PLL energetsko manj dostopna. Računski pristop je tako ponudil dodaten vpogled v reaktivnosti sistemov ter prispeval k optimizaciji reakcijskih pogojev.20252025-09-08 14:40:01Magistrsko delo/naloga172560sl