Амфіфільні флуоресцеїнвмісні кополіестери N-похідних глутамінової кислоти одержані за реакцією Стегліха

Abstract

Дисертаційна робота присвячена синтезу незворотньою поліконденсацією за реакцією Стегліха амфіфільних кополіестерів на основі N-похідних природних амінокислот, поліетердіолів і флуоресцеїну. Одержано та охарактеризовано нові амфіфільні кополіестери, які містять фрагменти хромофору в макроланцюгу і підтверджена їх будова. Вивчено закономірності перебігу реакції Стегліха при використанні флуоресцеїну, як мономеру для поліконденсації і визначено оптимальні умови її проведення. Встановлено, що отримані флуоресцеїнвмісні кополіестери проявляють поверхнево-активні властивості, утворюють у водних середовищах міцели, які здатні солюбілізувати ліпофільні сполуки. Показано, що в залежності від природи та співвідношення комономерів за реакцією Стегліха отримані флуоресцеїнвмісні кополіестери керованого складу та будови з заданими гідрофільно-ліпофільним балансом і параметрами їх розподілу між водною та ліпофільною фазами, що є важливим для створення та дослідження систем транспорту ліків. Досліджено агрегативну стійкість водних дисперсій, сорбцію частинками дисперсної фази бичачого сироваткового альбуміну та встановлено залежності цих параметрів від складу та структури кополіестерів. Вивчено закономірності гідролітичного деградування з відщепленням флуоресцеїну кополіестерів та їх комплексів з альбуміном при pH крові. Дослідження впливу амфіфільних флуресцеїнвмісних кополіестерів на живі клітини (спермії) дозволило отримати емпіричну залежність між їх гідрофільно-ліпофільним балансом і цитотоксичністю, яка дає можливість прогнозувати властивості кополіестерів. Встановлено, що із збільшенням молекулярної маси гідрофільного фрагмента PEG у складі кополіестеру збільшується концентрація, при якій цитотоксичності не спостерігається. При дослідженнях функціонального та структурного стану органів лабораторних тварин, виявлено тільки незначний токсичний вплив кополіестерів на організм, що свідчить про безпечність та можливість використання кополіестерів цього типу, як самостійних біохімічних маркерів, так і в складі наносистем транспорту ліків. Диссертационная работа посвящена синтезу амфифильных сополиэфиров на основе N-производных природных аминокислот, полиетердиолов и флуоресцеина необратимой поликонденсацией по реакции Стеглиха. Получены и охарактеризованы новые амфифильные сополиэфиры, содержащие фрагменты хромофора в макроцепи и подтверждено их строение. Изучены закономерности протекания реакции Стеглиха при использовании флуоресцеина, как мономера для поликонденсации и определены оптимальные условия ее проведения. Установлено, что полученные флуоресцеинсодержащие сополиэфиры обладают поверхностно-активными свойствами, образуют в водных средах мицеллы, которые способны солюбилизировать липофильные соединения. Показано, что в зависимости от природы и соотношения комономеров за реакцией Стеглиха полученные флуоресцеинсодержащие сополиэфиры управляемого строения с заданными гидрофильно-липофильным балансом и параметрами их распределения между водной и липофильным фазами, что является важным при создании и исследовании систем транспорта лекарств. Исследована агрегативная устойчивость водных дисперсий, сорбция частицами дисперсной фазы бычьего сывороточного альбумина и установлены зависимости этих параметров от состава и структуры сополиэфиров. Изучены закономерности гидролитического деградирование сополиэфиров с отщеплением флуоресцеина и их комплексов с альбумином при pH крови. Исследование влияния амфифильных флуоресцеинсодержащых сополиэфиров на живые клетки (сперматозоиды) позволило получить эмпирическую зависимость между их гидрофильно-липофильным балансом и цитотоксичностью, которая дает возможность предсказывать свойства сополиэфиров. Установлено, что с увеличением молекулярной массы гидрофильного фрагмента PEG в составе сополиэфира увеличивается концентрация, при которой цитотоксичности не наблюдается. При исследованиях функционального и структурного состояния органов лабораторных животных, обнаружены только незначительный токсическое воздействие сополиэфиров на организм, что свидетельствует о безопасности и возможность использования сополиэфиров этого типа, как самостоятельных биохимических маркеров, так и в составе наносистем транспорта лекарств. The dissertation is devoted to the irreversible polycondensation synthesis by the Steglich reaction of amphiphilic copolyester based on natural amino acids, polyether diols and fluorescein, and a comprehensive study of their structure, colloid chemical and biochemical properties as a perspective basis for the creation of polymer systems for the transport of drugs with visualization function. Based on detailed study of the structure of the co-polyesters based on 2-(dodecanoylamino) pentanedioic acid and fluorescein, were revealed the features of the Steglich reaction during co-polycondensation of fluorescein and the main factors influencing this process. It created the prerequisites for obtaining a biocompatible co-polyesters with more complex amphiphilic structure, in which fluorescein was used as one of the co-monomers and included into the structure of the macromolecule, as a fluorescent label, through the irreversible co-polycondensation by Steglich reaction. The structures were confirmed and were characterized a number of obtained amphiphilic co-polyester of N-derivatives of glutamic acid and polyether diols with chromophoric fluorescein groups in the macrochain. Using the methods of 1H NMR spectroscopy, high-performance SEC chromatography were studied the peculiarities of the structure of fluorescein-containing copolyesters, their molecular mass distribution and functionality, depending on the obtainingconditions and nature of co-monomers. Represented the results of research of colloid-chemical properties of new amphiphilic fluorescein-containing co-polyesters. It is shown that such amphiphilic co-polyesters reduce the surface tension and are capable to form self-stabilized dispersion of nanoparticles in aqueous solution. The results of the solubilization study of water-soluble compounds on the example of Sudan (III) and curcumin by particles of the dispersed phase of aqueous dispersions of amphiphilic fluorescein-containing copolyesters are given. It has been established that the amount of solubilization capacity of dispersions obtained from co-polyester depends on their composition and the nature of solubilizate. Performed an assessment of lipophilicity of new fluorescein-containing amphiphilic co-polyesters. As a result of the research, it was found that the synthesized co-polyesters is characterized by values of logP o/w in the range from -0.5 to 0.5, which testifies their affinity for both water and lipid phases, which is one of the important factors that determine promising of amphiphilic compounds in the creation and research of drug delivery systems. Presented the results of investigations of dependence of the aggregate stability of dispersions of fluorescein-containing co-polyesters in water and aqueous solutions of bovine serum albumin. Established that synthesized co-polyesters are capable to form complexes with albumin, which is accompanied with change of stabilization of particles of dispersed phase, depending on the composition of macromolecules. For the first time is established the connexion between the structure and composition of copolyesters with parameters that determine their level of non-toxicity. It has been found that fluorescein-containing co-polyesters containing polyether diols with more than 1000 Da molar mass contributes an increase of cell survival compared to control group. Evaluated the ability of amphiphilic co-polyesters to penetrate into living cells and the possibility to provide a control over this process, using the luminescence effect of fluorescein that liberate as a result of hydrolytic processes of the co-polyesters degradation in the cell. The study of the effects of fluorescein-containing co-polyester on the functional and structural status of the liver and kidneys of laboratory animals made it possible to conclude that they are safe for the organism and they are able to be used as independent biochemical markers, as well as in the drug nanosystems for marking them and studying their properties.