Novel hybrid polysaccharide-based polymers for biomedicine

Abstract

1 Abstrakt Tato disertační práce je zaměřena na syntézu a charakterizaci nových hybridních polymerních materiálů využitelných pro biomedicínální aplikace, konkrétně pro koncepčně novou bimodální léčbu rakoviny - imunoradioterapii. Pro tento účel byly vybrány polysacharidy β-glukan z Auricularia auricula-judae a κ-karagenan z Kappaphycus alvarezii, vykazující imunostimulační a protirakovinné účinky, přičemž tyto polymery byly následně roubovány termoresponzivním poly(2-izopropyl-2-oxazolin-co-2-butyl-2-oxazolin)em (POX) (s různými délkami a hustotami graftů), který způsobuje tzv. dolní kritickou rozpouštěcí teplotu roztoku. Termoresponzivní chování výsledných polymerů bylo následně studováno pomocí teplotně závislých měření rozptylu světla, fluorescence a také nukleární magnetické rezonance, přičemž pro zamýšlenou aplikaci byl vybrán polymer s nejvhodnějšími termoresponzivními vlastnostmi, schopný po intratumorální injekci polymerního roztoku vytvořit v místě vpichu polymerní depo. Vybraný polymer β-glukan-graft-POX s délkou graftů 2500 Da byl poté modifikován tak, aby na konci jednotlivých graftů byla skupina 1,4,7,10- tetraazacyklododekan-1,4,7,10-tetraoctová kyselina nebo fluorescenční barvivo Dyomics-615. Imunostimulační vlastnosti a rychlost endocytózy takto modifikovaného polymeru byly testovány in...

1 Abstract This doctoral thesis is focused on the synthesis and characterization of novel hybrid polysaccharide-based polymers applicable for biomedicine, specifically for a conceptually new bimodal cancer treatment - immunoradiotherapy. For this purpose, polysaccharides β-glucan from Auricularia auricula-judae and κ-carrageenan from Kappaphycus alvarezii, exhibiting immunostimulatory and anticancer activities, were chosen to be grafted with thermoresponsive poly(2-isopropyl-2-oxazoline-co-2-butyl-2-oxazoline)s (POXs) (with different graft lengths and grafting densities) that induced a lower critical solution temperature of the final polymers. The thermoresponsive behavior of resulting polymers was studied with temperature-dependent light scattering methods, fluorescence measurements and also nuclear magnetic spectroscopy to select a polymer material with the most suitable properties for the intended application, aiming at a polymer depot formation after the injection of a polymer solution into the body. The chosen polymer, β-glucan-graft-POX with graft length of 2500 Da, was then modified to bear 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10- tetraacetic acid and a fluorescent dye Dyomics-615 at the graft ends and tested first in vitro to investigate its immunostimulatory properties and also the cellular uptake....