Σύνθεση βιοσυμβατών και βιοδιασπώμενων συζυγών πρωτεϊνης-πολυμερούς μέσω ενζυμικά καταλυόμενου πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου.

RDF 

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο



Σημασιολογικός εμπλουτισμός/ομογενοποίηση από το EKT
2012 (EL)
Synthesis of biocompatible and biodegradable protein-polymer conjugates through enzyme catalyzed ring opening polymerization.
Σύνθεση βιοσυμβατών και βιοδιασπώμενων συζυγών πρωτεϊνης-πολυμερούς μέσω ενζυμικά καταλυόμενου πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου.

Δασκαλάκη, Ελευθερία Γεώργιος

Σμόνου, Ιουλία
Βελώνια, Κέλλυ
Αναστασιάδης, Σπύρος

Στόχος της παρούσας ερευνητικής μελέτης ήταν η σύνθεση μίας νέας γενιάς αμφίφιλων βιοϋβριδίων πολυμερούς-πρωτεΐνης τα οποία σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να είναι βιοσυμβατά και βιοαποικοδομήσιμα. Η σύνθεση των Γιγάντιων Αμφίφιλων μορίων βασίστηκε σε παλαιότερες μελέτες της ερευνητικής ομάδας της Κ. Βελώνια και πραγματοποιήθηκε μέσω του καταλυόμενου από λιπάση (Novozym® 435) πολυμερισμού διάνοιξης (ROP) της ε-καπρολακτόνης και παραραγώγων της. Η προσέγγιση αυτή σχεδιάστηκε έτσι ώστε να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα του ATRP grafting from πολυμερισμού με ήπιες συνθήκες αντίδρασης και πιο συγκεκριμένα ενζυμική κατάλυση. Επιπλέον, η ανάπτυξη του υδρόφοβου τμήματος με τη συγκεκριμένη συνθετική προσέγγιση, οδηγεί στο σχηματισμό (πολυ)καρπολακτόνης, γεγονός που καθιστά αυτή τη νέα γενιά Γιγάντιων Αμφίφιλων Μορίων ιδιαίτερα ελκυστική αφού αναμένεται να συνδυάζουν την ικανότητα αυτοοργάνωσης με την ικανότητα βιοδιάσπασης υπό κατάλληλες συνθήκες. Υπερδομές αυτού του τύπου θα μπορούσαν στο μέλλον να βρουν εφαρμογή ως νανοαντιδραστήρες ή ως μέσα μεταφοράς και/ή αποδέσμευσης φαρμάκων και άλλα. Η ιδέα βασίστηκε στο σχεδιασμό ενός ROP βιομακροεκκινητή (BSA-PEG-OH) ο χαρακτήρας του οποίου συνολικά θα ήταν υδρόφιλος και από τον οποίο με την προσέγγιση grafting from θα αναπτυσσόταν η υδρόφοβη πολυμερική αλυσίδα πολυεστέρα. Σύμφωνα με την βιβλιογραφία, καθοριστικοί παράγοντες για την πραγματοποίηση του καταλυόμενου από Novozym 435® πολυμερισμού διάνοιξης ε-καπρολακτόνης από έναν εκκινητή, είναι ο διαλύτης, η θερμοκρασία αλλά και η περιεκτικότητα του μίγματος της αντίδρασης σε νερό. Επομένως δεδομένης της ύπαρξης του ενζύμου και του βιοεκκινητή σε αυτή την μελέτη, σημαντική ήταν η εύρεση των βέλτιστων συνθηκών αντίδρασης ώστε να λαμβάνονται τα επιθυμητά προϊόντα. Τελική επιδίωξη ήταν η επιτυχής σύνθεση των μορίων αυτών και η αποικοδόμησή τους. Κατά την διάρκεια αυτής της μελέτης, παρασκευάστηκε μια σειρά από βιοϋβρίδια που χαρακτηρίστηκαν με χρωματογραφία, ηλεκτροφόρηση, φασματοσκοπία υπερύθρου και φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού ενώ η αρχιτεκτονική της συσσωμάτωσής τους μελετήθηκε με μικροσκοπία. Επιπλέον, μελετήθηκε και βελτιστοποιήθηκε η ενζυμικά καταλυόμενη αποικοδόμηση των Γιγάντιων Αμφίφίλων κάτω από ήπιες συνθήκες. Οι μελέτες αυτές απέδειξαν ότι είναι δυνατή η σύνθεση Γιγάντιων Αμφίφιλων με τη βοήθεια ενζυμικά καταλυόμενου πολυμερισμού, ότι τα νέα αμφίφιλα παρουσιάζουν κλασσική συμπεριφορά αυτοοργάνωσης και δυνατότητα εγκλεισμού φιλοξενούμενων μορίων και τέλος ότι είναι δυνατή η αποικοδόμησή τους κάτω από ήπιες συνθήκες. (EL)
Aim of this study was the synthesis of a new generation of protein-polymer bio-conjugates which were designed to be biocompatible and biodegradable. The synthesis of these biohybrids was based on previous studies of the group of Dr. Velonia which proved the efficiency of the grafting from approach and was carried out using for the first time an enzyme catalyzed Ring Opening Polymerization (ROP) of ε-caprolactone and its derivatives. This new synthetic approach was developed with the aim to evolve the advantages of the grafting from Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) toward mild reaction conditions and absence of toxic catalysts that are intrinsic in enzymatic catalysis. Furthermore, the hydrophobic chain growth following this approach leads to the synthesis of polycaprolactone biohybrids, rendering the new generation of Giant Amphiphiles especially interesting as they are expected to combine self-assembly with biodegradability under specific conditions. In the future, these superstructures may find numerous applications such as nanoreactors or nanocontainers for drug delivery or/and drug release. We studied the ROP of ε-caprolactones using the lipase B from Candida antarctica in its immobilized form Novozym® 435. A ROP biomacroinitiator, BSA-PEG-OH, having an overall hydrophilic character was synthesized and was found able to initiate the propagation of the hydrophobic polyester chain through the lipase catalyzed grafting from approach. During this project a range of bio-conjugates was synthesized and characterized by chromatography, electrophoresis, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The reaction conditions were optimized by varying solvent, temperature and water content which, according to bibliography, are the determining factors for optimizing the reaction. The self-assembled architectures of the bio-conjugates were studied by electron microscopy. In addition, the enzymatic catalyzed degradation of these Giant Amphiphiles was studied and the reaction conditions were optimized under mild conditions. Overall, during this study we proved the ability of Novozym® 435 to catalyze the enzymatic synthesis of Giant Amphiphiles through a ROP grafting of caprolactones from a protein initiator. We also studied the reverse reaction, i.e. the enzymatic degradation of the polycaprolactone moiety of the Giant Amphiphiles, under mild conditions. Finally, we demonstrated the ability of these new biodegradable Giant Amphiphiles to self-assemble into well organized superstructures and to encapsulate guest molecules. (EN)

text

Βιοσυζυγή
Ring opening polymerization
Bioconjucates
Polymers enzymatic
Βιοϋβρίδια
Πολυμερισμός διάνοιξης δακτυλίου
Ενζυμική κατάλυση
Βιοπολυμερή
Νανοτεχνολογία
Biopolymers
Biohybrids

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2012-11-16




*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.