شماره مدرك
21039
شماره راهنما
2474 دكتري
پديد آورنده
حسيني شريف آباد، امين
عنوان
سنتز و مشخصهيابي پليمرهاي پر شاخه و كاهش سميت آن در جهت ايجاد سامانهي پاسخگو به گلوكز و محاسبهي ثابت تفكيك اسيدي و اتصال
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
فرآورش
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
هفده، 112ص، مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
پلي(آميدوآمين) , پلي(پروپيلن ايمين) , نانو كريستال سلولز , فنيل بورنيك اسيد , ثابت تفكيك اسيد , انسولين , زيستسازگاري
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/20
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر
دانشكده
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/21
كد ايرانداك
23220221
چكيده فارسي
ديابت يك بيماري متابوليكي شايع است كه در اثر كاهش ترشح يا اختلال در عملكرد انسولين منجر به افزايش غيرطبيعي قند خون ميشود و در صورت عدم كنترل، ميتواند عوارض حاد و مزمن متعددي ايجاد كند. در اين راستا، توسعه سامانههاي رهايش هوشمند و خودتنظيم انسولين مبتني بر مواد پاسخگو به گلوكز، بهعنوان راهكاري نوين مورد توجه قرار گرفته است. فنيل بورونيك اسيد (PBA) يكي از مهمترين مواد پاسخگو به گلوكز است، اما به دليل ثابت تفكيك اسيدي بالا و پايداري محدود در pH فيزيولوژيكي، كاربرد آن با چالشهايي همراه است. در اين رساله، نانوحاملهاي هيبريدي نويني بر پايه دندريمرهاي پلي(آميدوآمين) (PAMAM) با هسته نانوكريستال سلولز و دندريمرهاي پلي(پروپيلن ايمين) (PPI) با هسته اتيلنديآمين سنتز و با 4-كربوكسيفنيل بورونيك اسيد عاملدار شدند. مشخصهيابي دندريمرها و نانوحاملهاي اصلاحشده با استفاده از آناليزهاي FT-IR ، 1H NMR، GPC، TGA و XRD انجام شد و صحت سنتز و اصلاح تأييد گرديد. بررسي ثابت تفكيك اسيدي به روشهاي تيتراسيون و اختلاف طيفي نشان داد كه با افزايش نسل دندريمر PAMAM، مقدار pKa كاهش يافته و در نسل سوم، سازگاري كامل با pH فيزيولوژيكي حاصل شده است. نتايج آزمونهاي DLS و FE-SEM پاسخگويي مناسب اين نانوحامل به گلوكز را تأييد كردند. بازده كپسولهسازي انسولين در PAMAM نسل سوم 74% و ميزان رهايش انسولين در غياب گلوكز 30% و در حضور 1 و 3 ميليگرم بر ميليليتر گلوكز بهترتيب 58% و 60% بهدست آمد. آزمون سميت نيز ايمني بالاي اين نانوحامل را تا غلظت 200 ميكروگرم بر ميليليتر نشان داد. همچنين، نانوحامل دندريمري PPI نسل چهارم پس از عاملدارسازي با PBA، كاهش مناسب ثابت تفكيك اسيدي و پاسخگويي مطلوب به غلظتهاي مختلف گلوكز را نشان داد. بازده كپسولهسازي و ظرفيت بارگذاري انسولين بهترتيب 92% و 23% محاسبه شد. بررسي رهايش انسولين در محيط PBS با 4/7 pH=نشان داد كه ميزان رهايش از 26% در غياب گلوكز به 82% در حضور 3 ميليگرم بر ميليليتر گلوكز افزايش مييابد. نتايج آزمون سميت نيز عدم سميت اين نانوحامل را تا غلظت 400 ميكروگرم بر ميليليتر و طي 48 ساعت تأييد كرد. در مجموع، نانوحاملهاي دندريمري PAMAM و PPI اصلاحشده با PBA، سامانههايي ايمن، مؤثر و پاسخگو به گلوكز براي رهايش هوشمند انسولين محسوب ميشوند و ميتوانند گزينهاي اميدبخش براي بهبود مديريت درماني ديابت باشند.
چكيده انگليسي
Diabetes is a common metabolic disorder characterized by impaired insulin secretion and/or function, leading to chronic hyperglycemia. If not properly controlled, it can result in numerous acute and long-term complications. In this context, the development of smart, self-regulated insulin delivery systems based on glucose-responsive materials has attracted considerable attention as a novel therapeutic strategy. Phenylboronic acid (PBA) is one of the most widely studied glucose-responsive moieties; however, its relatively high pKa and limited stability at physiological pH present significant challenges for practical applications. In this study, novel hybrid nanocarriers were synthesized based on poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers with a nanocrystalline cellulose core and poly(propylene imine) (PPI) dendrimers with an ethylenediamine core, followed by functionalization with 4-carboxyphenylboronic acid (4-CPBA). Structural characterization of the dendrimers and the modified nanocarriers was performed using FT-IR, ^1H NMR, GPC, TGA, and XRD analyses, confirming successful synthesis and functionalization. Determination of the acid dissociation constant (pKa) by titration and spectrophotometric differential methods revealed that increasing the generation of PAMAM dendrimers led to a decrease in pKa, achieving full compatibility with physiological pH at the third generation. DLS and FE-SEM analyses confirmed the appropriate glucose responsiveness of the developed nanocarriers. The insulin encapsulation efficiency of third-generation PAMAM reached 74%. The cumulative insulin release was 30% in the absence of glucose and increased to 58% and 60% in the presence of 1 and 3 mg/mL glucose, respectively. Cytotoxicity studies demonstrated high biocompatibility of this nanocarrier up to a concentration of 200 µg/mL.Similarly, fourth-generation PPI dendrimers functionalized with PBA exhibited a significant reduction in pKa and desirable responsiveness to varying glucose concentrations. The encapsulation efficiency and loading capacity of insulin were calculated to be 92% and 23%, respectively. In PBS at pH 7.4, insulin release increased from 26% in the absence of glucose to 82% in the presence of 3 mg/mL glucose. Cytotoxicity assays further confirmed the non-toxic nature of this nanocarrier up to 400 µg/mL after 48 hours of incubation.Overall, PBA-functionalized PAMAM and PPI dendrimer-based nanocarriers demonstrated safe, effective, and glucose-responsive behavior for smart insulin delivery and represent promising candidates for improving therapeutic management of diabetes.
استاد راهنما
طيبه بهزاد , مهدي سلامي كلجاهي
استاد مشاور
محمدامين بوجاري
استاد داور
محمد ديناري , سميرا اقبلاغي , افسانه فخار