Podrobno

Modifikacija poli(L-lizina) za tetrazol-en cikloadicijo ter energijska analiza s kvantnomehanskimi izračuni
ID Bastič, Brina (Avtor), ID Hribar Lee, Barbara (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (2,29 MB)
MD5: 9008BE36E376E5F0A79C610851876630

Izvleček
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.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:fotokemijsko zamreževanje, ROP, poli(L-lizin)
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-172560 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:254653187 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.09.2025
Število ogledov:161
Število prenosov:40
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Modification of poly(L-lysine) for tetrazole-ene cycloaddition and energy analysis with quantum mechanical calculations
Izvleček:
Photochemically crosslinked, functionalized polypeptides represent a modern approach for the preparation of micelles and gels used in drug delivery systems as well as in the fabrication of biocompatible scaffolds for tissue engineering. The process of photochemical crosslinking enables precise spatial and temporal control over the linking of polypeptide chains, leading to the formation of stable and functional structures with desirable physicochemical properties. Within these systems, lysine has proven to be a particularly suitable amino acid due to its natural occurrence in the human body, high biocompatibility, and significant potential for functionalization, making it highly appropriate for the development of advanced biomaterials. Thanks to the tunable size, shape, and solubility of micelles, as well as their responsiveness to external stimuli such as pH, temperature, or light, these materials show great promise for targeted and controlled drug release. Ring-opening polymerization (ROP) enables the synthesis of functional, biocompatible, and often biodegradable polymers. One of the main advantages of ROP is the precise control over polymer chain length and the narrow distribution of molecular weights. Since the reaction typically proceeds under mild conditions and at moderate temperatures, it is particularly well-suited for producing materials intended for use in biological environments. Additionally, ROP allows for straightforward end-group functionalization, which significantly facilitates further attachment of active substances, labels, or other bioactive molecules. Poly(Z-L-lysine) (PZLL) was further functionalized at the terminal chains with NHS-maleimide and a tetrazole derivative, a photoactive molecule, and their photochemical crosslinkability was investigated. PZLL was only partially deprotected, as certain physicochemical properties were crucial for the success of subsequent reactions in polar solvents. The reaction conditions for the conjugation of NHS-maleimide and the tetrazole derivative to the side, partially deprotected lysine chains were optimized. Both functionalized polymers were then exposed to light, successfully initiating photochemical crosslinking. In addition to the experimental work, we performed quantum chemical calculations using the Spartan program, which provided insight into the reaction mechanisms between the model polymers (PZLL and PLL) and maleimide. By applying different methods (PM3, HF 3-21G, and HF 6-31G*), we evaluated the reaction and activation energies for two possible reaction pathways: classical nucleophilic acyl substitution and Michael addition. The results indicated that the Michael reaction with PZLL is both thermodynamically and kinetically more favorable, whereas the maleimide reaction with PLL is energetically less accessible. This computational approach offered an additional perspective on the reactivity of the systems and contributed to the optimization of the reaction conditions.

Ključne besede:photochemical crosslinking, ROP, poly(L-lysine)

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj