Podrobno

Sinteza amfifilnih miktokrakih zvezd in vpliv njihove arhitekture na lastnosti polimersomov
ID Češarek, Urška (Avtor), ID Pahovnik, David (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (7,42 MB)
MD5: E03D4F0C476693507B89E0DB0D3888DF

Izvleček
Polimersomi, sferične strukture z dvoslojno membrano iz amfifilnih blok kopolimerov, vse pogosteje uporabljamo kot alternativo lipidnim liposomom, ker so stabilnejši, njihove lastnosti pa lahko prilagajamo s kemijsko sestavo blok kopolimerov. Posebej zanimivi so za vgradnjo integralnih membranskih proteinov, saj to omogoča razvoj sistemov s specifično prepustno membrano, kar je bistveno za posnemanje celičnih funkcij. Ključni izziv predstavlja priprava membran z ustrezno debelino, fluidnostjo in fleksibilnostjo. Pri raziskovalnem delu sem se osredotočila na sintezo amfifilnih miktokrakih zvezd vrste AB$_2$, kot strukturnih analogov lipidov. Cilj je bil razviti učinkovit sintezni postopek za njihovo pripravo ter preučiti vpliv kemijske sestave in arhitekture amfifilnih blok kopolimerov na tvorbo polimersomov in njihove lastnosti, predvsem na debelino tvorjene membrane. Za sintezo AB$_2$ miktokrakih zvezd sem uporabila večfunkcionalno jedro na osnovi serinola, ki mi je omogočilo pripravo dveh hidrofobnih krakov (poli(trimetilen karbonata) – PTMC ali poli(propilen oksida) – PPO) in nato še enega hidrofilnega kraka (polisarkozina – PSar) z zaporedno polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) ustreznih heterocikličnih monomerov (trimetilen karbonat ali propilen oksid in sarkozin N-karboksianhidrid). Ključno pri sintezi je bilo zagotoviti selektivno iniciacijo ROP in kompatibilnost ROP z uporabljenimi reakcijskimi pogoji. S pomočjo zaščitnih skupin in ustrezno izbranega katalitskega sistema sem uspešno izvedla nadzorovano sintezo hidrofobnih krakov (B) v prvi stopnji, nato pa tako sintetiziran makroiniciator uporabila za polimerizacijo sarkozin N-karboksianhidrida za sintezo PSar hidrofilnega kraka (A) AB$_2$ miktokrakih zvezd. Pokazala sem, da je uporaba karbamatnih skupin oziroma klasičnih aminskih zaščitnih skupin (npr. Boc in Cbz) možna tudi pri sintezi PPO, če izberemo ustrezni katalitski sistem, to je kombinacijo fosfazenske baze in Lewisove kisline, kar bistveno olajša pripravo α-amino funkcionaliziranih PPO. Pripravila sem seriji amfifilnih miktokrakih zvezd PSar-b-(PTMC)$_2$ in PSar-b-(PPO)$_2$ z različnimi utežnimi deleži hidrofilnega bloka (f$_{HF}$) ter njihove linearne analoge AB in ABA. Rezultati samourejanja amfifilnih blok kopolimerov so pokazali, da miktokrake zvezde AB$_2$, v primerjavi z linearnimi analogi, tvorijo polimersome v širšem območju f$_{HF}$ in oblikujejo tanjše membrane z bolj iztegnjenimi hidrofobnimi verigami, kar omogoča večjo prilagodljivost pri načrtovanju debeline membrane. Razviti sintezni postopek omogoča pripravo dobro definiranih miktokrakih zvezd na osnovi PTMC oziroma PPO in PSar ter pomembno prispeva k razvoju novih polimernih membran, ki bi lahko bile primerne za vgradnjo membranskih proteinov ter naprednih biomimetičnih sistemov, uporabnih na številnih področjih – od biomedicine do okolja in prehrane.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:-
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-175567 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:258739203 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:04.11.2025
Število ogledov:119
Število prenosov:39
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Synthesis of amphiphilic miktoarm stars and influence of their architecture on the properties of polymersomes
Izvleček:
Polymersomes, spherical structures with a bilayer membrane composed of amphiphilic block copolymers, are gaining attention as robust alternatives to lipid-based liposomes because they are more stable and their properties can be modulated by the chemical composition of the block copolymers. Their ability to incorporate integral membrane proteins makes them particularly promising for the construction of selectively permeable membranes, an essential feature for mimicking cellular functions. A key challenge is the development of membranes with suitable thickness, fluidity and flexibility. This work focuses on the synthesis of amphiphilic miktoarm stars of the AB$_2$ type as structural analogues of lipids. The aim was to develop an efficient synthetic strategy and to investigate how the chemical composition and architecture of the amphiphilic block copolymers influence the formation of polymersomes and their properties, in particular the membrane thickness. For the synthesis of AB2 miktoarm stars, a serinol-based multifunctional core was used to prepare two hydrophobic arms, i.e. poly(trimethylene carbonate) (PTMC) or poly(propylene oxide) (PPO), and then a hydrophilic arm of polysarcosine (PSar) by sequential ring-opening polymerization (ROP) of the corresponding monomers (trimethylene carbonate or propylene oxide and sarcosine N-carboxyanhydride). The main challenge was to ensure the selective initiation of the ROP and the compatibility of the ROP with the selected reaction conditions. By using protecting groups and a carefully selected catalytic system, I was able to control the synthesis of the hydrophobic arms (B), which then served as macroinitiators for the polymerization of sarcosine N-carboxyanhydride to form the hydrophilic PSar arm (A) of the AB$_2$ star. Furthermore, I have shown that carbamate groups or classical amine protecting groups (e.g. Boc and Cbz) are compatible with PPO synthesis when a catalytic system of a phosphazene base and a Lewis acid is used. This approach greatly simplifies the preparation of α-amino-functionalized PPOs. A series of PSar-b-(PTMC)$_2$ and PSar-b-(PPO)$_2$ amphiphilic miktoarm stars with different hydrophilic block weight fractions (f$_{HF}$) and corresponding linear AB and ABA analogues were synthesized. Self-assembly studies showed that AB$_2$ miktoarm stars form polymersomes over a broader range of f$_{HF}$ and form thinner membranes with more elongated hydrophobic chains compared to their linear analogues, providing greater flexibility in tuning membrane thickness. The developed synthetic method enables the preparation of well-defined PTMC or PPO- and PSar-based miktoarm stars and represents an important contribution to the design of novel polymeric membranes with the potential for the incorporation of membrane proteins and the development of advanced biomimetic systems with applications in biomedicine, environmental and nutritional science.

Ključne besede:-

Podobna dela

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

Nazaj