Self-assembly of boron cluster compounds and their coassembly with polymers

Abstract

Táto práce je zaměřena na samoskládání sloučenin obsahujících klastry boru a spoluskládání metallakarboranu kobalt bis(dikarbollidu), COSANu, s hydrofilními polymery. Počátek tohoto výzkumu je spojen s objevem inhibice HIV proteázy COSANem a jeho konjugáty. Z toho důvodu jsme se rozhodli podrobně prozkoumat chování sloučenin obsahujících bórové klastry ve vodném roztoku. Amfifilní charakter několika boranů a karboranů byl prokázán studiem povrchového napětí a agregací, přesto že nemají klasickou amfifilní topologií. V chování COSANu jsme našli podobnosti s klasickými surfaktanty, jako je SDS, zatímco chování menších klastrů s větším povrchovým nábojem se více podobalo látkám hydrotropním nebo chaotropním. Dále jsme taky hledali nejvhodnější systém pro transport metallakarboranů jako léčiv. Na základě předchozích zjištění, že COSAN interaguje s poly(ethylen oxidem), PEO a poly(2-alkyl-2-oxazolinem), POX, jsme připravili nanočástice kombinací obou bloků, včetně různých typů POX. Porovnáním lineárního a hvězdicového kopolymeru jsme ukázali, že architektura polymeru má zásadní vliv na morfologii nanočástic. Navíc jsme také pozorovali různou selektivitu kationtů k PEO a POX, která vedla k rozličným strukturám v závislosti na typu přítomného kationtu. Kationtová selektivita byla také pozorována u...

This thesis focuses on the self-assembly of the boron cluster compounds and the coassembly of metallacaborane cobalt bis(dicarbollide), COSAN, with hydrophilic polymers. The research was motivated by the discovery of HIV inhibition by COSAN and its conjugates. Therefore, we decided to study in detail the behavior of boron cluster compounds in water. We demonstrated the amphiphilic character of several boranes and carboranes by the study of surface tension and self-assembly despite the absence of classical amphiphilic topology. The behavior of COSAN showed similarities with classical surfactants, such as SDS, whereas the behavior of smaller clusters with high charge density reminded of hydrotropes or chaotropes. Furthermore, we searched for the most suitable carriers of COSAN for drug delivery. Based on the earlier findings that COSAN interacts with both poly(ethylene oxide), PEO, and poly(2-oxazoline), POX, we prepared nanoparticles by mixing COSAN with block copolymers of various types of POX. Comparing linear and star-like block copolymers, we showed that the polymer architecture has a crucial role in the morphology of nanoparticles. In addition, we proved different selectivity of alkaline cations towards PEO and POX, resulting in the different structures of nanoparticles depending on the present...