Synthesis and characterization of temozolomide carriers based on polymeric conjugates

Nowotwory ośrodkowego układu nerwowego stanowią poważny problem zdrowotny na całym świecie. Jednym z nich jest glejak będący najbardziej złośliwym i najczęściej występującym nowotworem ośrodkowego układu nerwowego. Jednym z proleków, stosowanych w chemioterapii glejaka jest temozolomid- niewielka cząsteczka zdolna do pokonania bariery krew- mózg. Jego niepożądaną cechą jest fakt, że ulega stosunkowo szybkiej hydrolizie w warunkach fizjologicznych a krótki okres półtrwania powoduje podawanie zwiększonych dawek leku, narażając pacjenta na poważne ogólnoustrojowe skutki uboczne.W odpowiedzi na przedstawione powyżej problemy w ramach niniejszej pracy magisterskiej podjęto próbę zaprojektowania innowacyjnego układu implantacyjnego, który dostarczałby temozolomid w ramach lokalnej terapii z pominięciem bariery krew-mózg. W tym celu zsyntezowano i scharakteryzowano polimerowy koniugat TMZ-chitozan. Koniugat wprowadzano do układu implantacyjnego na dwa sposoby: (i) bezpośrednie wsieciowanie w matryce hydrożelową lub (ii) skonstruowanie cząstek sieciowanych fizycznie tripolifosforanem (TPP) i ich wkomponowanie w matrycę polimerową. W ramach pracy otrzymano dwa typy matryc: (ii) matryce sieciowaną chemicznie czynnikiem sieciującym genipiną i składająca się z żelatyny, chitozanu i modyfikowanego lizyną kwasu hialuronowego i (ii) matryce fotosieciowane w obecności fotoinicjatora Irgacure 2959 i składające się z metakrylowanych żelatyny, kwasu hialuronowego i chitozanu. Otrzymane systemy hydrożelowe z grupy sieciowanych chemicznie genipiną i fotosieciowanych scharakteryzowano pod kątem stabilności w warunkach fizjologicznych, określono frakcje żelu a także zbadano stopień pęcznienie. Do wyselekcjonowanych matryc hydrożelowych wprowadzono cząstki na bazie koniugatu TMZ-chit otrzymując materiały implantacyjne, które poddano dalszym eksperymentom, w tym określeniu stopnia pęcznienia oraz stopnia degradacji w symulowanym płynie mózgowo-rdzeniowym. Wyniki jednoznacznie pokazały, iż wprowadzenie cząstek nie wpływa istotnie na zdolność materiałów do pęcznienia a także przebieg procesu degradacji.

Tumors of the central nervous system are a serious health problem worldwide. One of them is glioma which is the most malignant and most common cancer of the central nervous system. One of the pro-drugs used in glioma chemotherapy is temozolomide - a small molecule capable of crossing the blood-brain barrier. Its undesirable feature is that it hydrolyzes relatively quickly under physiological conditions while its short half-life results in the administration of increased doses of the drug, exposing the patient to serious systemic side effects.In response to the problems mentioned above, this thesis attempted to design an innovative implantable system that would deliver temozolomide as part of local therapy bypassing the blood-brain barrier. For this purpose, a polymeric TMZ-chitosan conjugate was synthesized and characterized. The conjugate was introduced into the implantation system in two ways: (i) direct incorporation into the hydrogel matrix or (ii) constructing particles physically cross-linked with tripolyphosphate (TPP) and incorporating them into the polymer matrix. In this work, two types of matrices were obtained: (ii) matrices chemically crosslinked with the crosslinking agent genipin and consisting of gelatin, chitosan and lysine-modified hyaluronic acid and (ii) matrices photocrosslinked in the presence of the photoinitiatorIrgacure 2959 and consisting of methacrylated gelatin, hyaluronic acid and chitosan. The obtained hydrogel systems from the group of chemically cross-linked with genipin and photocross-linked were characterized in terms of stability under physiological conditions, the gel fractions and the degree of swelling were also determined. TMZ-chit conjugate-based particles were introduced into the selected hydrogel matrices to obtain implantable materials, which were subjected to further experiments, including determination of the degree of swelling and the degree of degradation in simulated cerebrospinal fluid. The results clearly showed that the introduction of the particles did not significantly affect the swelling ability of the materials and also the course of the degradation process.