Biodegradable Nanogels from Biocompatible Polymer Precursors

Abstract

This doctoral thesis focuses on the development and application of hydrophilic, biocompatible, and biodegradable poly(amino acids)-based nanogels as a new type of delivery system. Within this Ph.D. thesis, nanogelation via horseradish peroxidase (HRP)/H2O2-mediated crosslinking in an inverse miniemulsion was investigated and optimized. The effect of three different surfactants (SPAN 80, TWEEN 85, and AOT) with various concentrations (5 wt% - 25 wt% relative to the dispersed phase with step 5 wt%) on the nanogelation of polyglutamine-based polymer precursor modified with tyramine units (PHEG-Tyr) was investigated. The results indicated that the stabilization of nanogel was most effectively achieved using 20 wt% of the nonionic surfactant SPAN 80. The hydrodynamic diameter (Dh) determined by dynamic light scattering (DLS) was 230 nm, and this size range was further confirmed to be between 200 and 300 nm using (nanoparticle tracking analysis) NTA. Analysis using transmission (TEM) and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM) techniques revealed that the nanogel in its dry state exhibited almost spherical shape with a number-average diameter (Dn) of 26 nm and dispersity (Ɖ) of 1.91, and in the frozen hydrate state, the nanogel displayed a larger size with Dn = 182 nm and Ɖ = 1.52,...

Tato disertační práce se zaměřuje na vývoj a použití hydrofilních, biokompatibilních a biologicky degradovatelných nanogelů na bázi polyaminokyselin s cílem vyvinout nový typ dopravního systému. V rámci této doktorské práce byla zkoumána a optimalizována nanogelace prostřednictvím síťování křenovou peroxidázou (HRP)/H2O2 v inverzní miniemulzi. Byl zkoumán vliv tří různých surfaktantů (SPAN 80, TWEEN 85 a AOT) o různých koncentracích (5 hm. % - 25 hm. % vztaženo k dispergované fázi) na nanogelaci polymerního prekurzoru na bázi polyglutaminu modifikovaného tyraminovými jednotkami (PHEG-Tyr). Výsledky ukázaly, že nejefektivnější stabilizace nanogelace bylo dosaženo při použití 20 hm. % SPAN 80. Hydrodynamický poloměr (Dh) připraveného nanogelu stanovený pomocí dynamického rozptylu světla (DLS) měl hodnotu 230 nm. Tento rozměr byl dále potvrzen metodou Nanoparticle tracking analysis (NTA) a nacházel se v rozmezí od 200 do 300 nm. Analýza pomocí technik transmisní (TEM) a kryogenní transmisní elektronové mikroskopie (kryo-TEM) odhalila, že nanogel v suchém stavu vykazoval téměř kulovitý tvar o průměru (Dn) 26 nm a disperzitě (Ɖ) 1,91 a ve "frozen-hydrated" stavu měl větší velikost s hodnotou Dn = 182 nm a Ɖ = 1,52. Navíc při stabilizaci nanogelace za použití směsi SPAN 80 a TWEEN 85 bylo dosaženo...