Self-assembled polymer systems responsive to external stimuli for biomedicine

Abstract

The first work in my doctoral thesis described a novel rapid and eco-friendly reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization reaction of the N-(2- hydroxypropyl) methacrylamide (HPMA) monomer under microwave irradiation (MWI). Optimal conditions for the polymerization such as reaction time, solvents, monomer stoichiometry and RAFT agents was determined. The polymerization kinetics demonstrated the linear increase in the number-average molecular weight (Mn) with monomer conversion. Good agreement between the theoretical and experimental Mn values was verified with pseudo-first- order kinetic plots, with low dispersities (Đ ≤ 1.04). Furthermore, this publication demonstrated the ability of MWI to facilitate copolymer formation by the preparation of relevant copolymers, such as poly(HPMA-b-bocAPMA), poly(HPMA-b-MABH) and poly(HPMA-b-PDPA) which were used as a base for the following work in the thesis. The second and third study are devoted to delivery of therapeutic molecules by using cargo-delivery self-assemblies in the form of polymersomes (PS). Such drug delivery systems (DDS) potentially minimize the premature degradation of drug, fast clearance from bloodstream and dosing frequency which leads to lower toxicity. The main advantage of DDS is the controlled manner of drug...

První publikace v mé doktorské dizertační práci popisuje novou rychlou a ekologicky šetrnou polymerační reakci s reverzibilním adičně-fragmentačním přenosem řetězců (RAFT) monomeru N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu (HPMA) za mikrovlnného ozařování (MWI). Byly stanoveny optimální podmínky pro polymeraci, jako je reakční doba, rozpouštědlo, stechiometrie monomeru a činidla RAFT. Polymerizační kinetika prokázala lineární nárůst číselně střední molekulové hmotnosti (Mn) s konverzí monomeru. Dobrá shoda mezi teoretickými a experimentálními hodnotami Mn byla ověřena pomocí kinetických grafů pseudoprvního řádu. Bylo dosaženo nízkých disperzit (Đ ≤ 1,04). Dále jsme v této publikaci prokázali schopnost MWI usnadnit přípravu relevantních kopolymerů, jako jsou poly(HPMA- b-BocAPMA), poly(HPMA-b-MABH) a poly(HPMA-b-PDPA), které byly použit jako základ pro následující studie. Druhá a třetí studie se věnují dopravě terapeutických molekul pomocí pomocí samouspořádaných struktur, jmenovitě polymeromů (PS). Tyto dopravní systémy pro léčiva (DDS) potenciálně minimalizují předčasnou degradaci léčiva a rychlou clearance z krevního řečiště a snižují potřebnou frekvenci dávkování, což vede k nižším vedlejším účinkům. Hlavní výhodou DDS je řízený způsob uvolňování léčiva na konkrétním místě prostřednictvím aktivních nebo...