Razvoj in vrednotenje temperaturno odzivnih hidrogelov z nanokompleksi za subkutano podaljšano sproščanje heparinaRadivojša Matanović, Maja (Avtor) Ahlin Grabnar, Pegi (Mentor) Grabnar, Iztok (Komentor) trombembolijaantikoagulacijsko zdravljenjeantikoagulansiheparinsubkutana uporabapodaljšano sproščanjedostavni sistemitemperaturno odzivni hidrogelipH odzivni hitosanski nanokompleksidisertacijeTromboembolicne bolezni so v sodobni družbi zelo razširjene, kajti znano je, da številni dejavniki vecajo tveganje za nastanek le-teh. Število pacientov iz leta v leto narašca zaradi staranja prebivalstva, podaljševanja trajanja zdravljenja in širjenja indikacij. Heparin je najstarejše antikoagulantno zdravilo, ki pa je še danes v veliki meri vkljuceno v klinicno prakso. To je velika mukopolisaharidna molekula z mocnim negativnim nabojem, zato je njegova aplikacija omejena na parenteralno, v obliki intravenskih (i.v.) ali subkutanih (s.c.) injekcij. Ker je razpolovni cas eliminacije heparina kratek, ga je potrebno dajati veckrat na dan, kar je s stališca pacienta zelo neugodno. Osrednji cilj doktorskega dela predstavlja razvoj naprednega dostavnega sistema za subkutano podaljšano sprošcanje heparina, ki bi omogocil manj pogosto aplikacijo, kot tudi izboljšan terapevtski izid zdravljenja. V naših raziskavah predstavljamo nacrtovanje, izdelavo ter in vitro in in vivo vrednotenje subkutanih dostavnih sistemov heparina, ki temeljijo na temperaturno-odzivnih hidrogelih na osnovi poloksamerov in pH-odzivnih hitosanskih nanokompleksih. V zacetnih raziskavah smo se ukvarjali z optimiziranjem postopka izdelave in s fizikalnokemijskim vrednotenjem polielektrolitnih kompleksov (PEK) heparina in hitosana, kajti na njihov nastanek in stabilnost vplivajo številni dejavniki. PEK smo izdelali s spontanim združevanjem heparina in hitosana v razlicnih masnih razmerjih. Natancno smo proucili vpliv pH vrednosti disperznega medija na tvorbo in razgradnjo kompleksov med nasprotno nabitima polimeroma. Naši rezultati kažejo, da sta tako velikost nastalih kompleksov kot zeta potencial nedvomno odvisna od pH disperznega medija, ter da nanj lahko vplivamo s spremembo koncentracije in razmerja med polielektrolitoma. Ugotovili smo, da je za tvorbo majhnih, homogenih in stabilnih PEK najbolj primerno masno razmerje 1:1 med nefrakcioniranim heparinom in hitosanom pri pH 5,2. Prav tako smo izdelali in ovrednotili PEK med nizkomolekularnim heparinom (NMH) in hitosanom ter pokazali, da je za tvorbo majhnih in stabilnih kompleksov potrebno masno razmerje NMH:hitosan 1:2. Vzporedno z raziskavami na PEK smo razvijali termoodzivne hidrogele na osnovi poloksamerov, ki izkazujejo prehod iz sol v gel stanje pri povišanju temperature in so primerni za razlicne nacine aplikacij, predvsem pa za subkutano dajanje. Termoodzivne hidrogele smo razvili iz poloksamera 407 (P407), oloksamera 188 (P188) in hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) v razlicnih razmerjih. Z in vitro testi smo opredelili vpliv posameznih sestavin na odlocilne lastnosti hidrogelov ter pokazali, da je z ustrezno izbiro polimerov mogoce doseci formulacijo, ki bo na sobni temperaturi še tekoca in se bo lahko injicirala, po subkutani aplikaciji pa bo pod kožo nastal hidrogel. Ugotovili smo, da P188 zvišuje tocko geliranja in pospešuje raztapljanje gela, ce pa osnovnim P407 formulacijam dodamo HPMC, le-te gelirajo pri nižjih temperaturah, njihovo raztapljanje pa traja dalj casa. Najbolj primerne PEK heparina in hitosana s stališca velikosti in stabilnosti smo nato vgradili v termoodzivne gelirajoce sisteme in dokazali, da lahko bistveno podaljšamo cas sprošcanja heparina (18 dni), medtem ko druge lastnosti termoodzivnega sistema ostanejo nespremenjene. V nadaljevanju doktorskega dela smo naše ugotovitve in vitro raziskav nadgradili s proucevanjem citotoksicnosti izbranih formulacij na celicni liniji keratinocitov, temu pa je sledil osrednji del naših raziskav, usmerjen v in vivo testiranje na živalih. Testi citotoksicnosti so pokazali, da disperzije nanokompleksov nefrakcioniranega heparina ali NMH in hitosana ter formulacije termoodzivnih hidrogelov ne zavirajo celicne proliferacije po 24 h in 48 h izpostavitvi. In vivo študijo smo izvedli na štirih skupinah podgan, katerim smo dolocili potek plazemskih koncentracij heparina skozi cas po subkutani aplikaciji testiranih formulacij. Rezultati poskusov na živalih so pokazali daljšo prisotnost heparina v krvi (5 dni) po dajanju termoodzivnega hidrogela z hitosanskimi nanokompleksi. Absorpcija heparina iz termoodzivnega hidrogela z nanokompleksi je bila najpocasnejša med testiranimi formulacijami. Na ta nacin smo dokazali, da dostavni sistem, sestavljen iz poloksamernega termoodzivnega hidrogela in disperzije nanokompleksov heparina in hitosana lahko omogoci manj pogosto aplikacijo zdravila, kar je izrednega pomena predvsem pri dolgotrajnem profilakticnem zdravljenju tromboembolicnih bolezni. V zadnjem delu doktorske disertacije smo predstavili izkljucitveno kromatografsko metodo za kvantitativno dolocanje heparina v farmacevtskih izdelkih, ki smo jo kot prvi uspešno razvili in validirali. Raziskovalno delo v okviru doktorske disertacije je nedvomno pokazalo, da kombinacija termoodzivnih hidrogelov in pH-odzivnih nanokompleksov predstavlja obetaven subkutani dostavni sistem za heparin in NMH. Dokazali smo, da lahko z ustrezno izbiro sestavin in njihovih deležev pripravimo kombiniran dvojno-odzivni dostavni sistem, ki je varen in primeren za enostavno subkutano aplikacijo. Menimo, da rezultati naših raziskav prispevajo nova znanja na podrocju in situ gelirajocih, pametnih dostavnih sistemov, ter da bi z uporabo le-teh lahko omogocili kronicnim bolnikom prijaznejše zdravljenje. [M. Radivojša Matanović]20152023-01-11 08:28:41Doktorsko delo/naloga143737UDK: 615.273.015(043.3)COBISS_ID: 280089600sl