Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Analysis of mechanisms of release from surface modified drug carriers

Konrad Czarnecki

Abstract

The thesis concerns the analysis of release mechanisms from surface modified drug carriers. First, it describes the main types of drug carriers, which surface can be modified. These were polymeric nanoparticles, liposomes and micelles created from phospholipids or dendrimers – carriers with branched and complex three-dimensional structure. The main purpose of modification of carriers surfaces is to increase their selectivity during drug transport. One of the most common methods to achieve this goal is PEG-ylation – joining polyethylene glycol chains to the surface of the carrier, which decreases the capture intensity of the carriers by immunological system, providing longer circulation times in the body. This enables the enhanced permeability and retention (EPR) effect to occur. This effect is the basis of passive targeting strategies. On the other hand, active targeting strategies are based on joining specific ligands on carrier surface, which show high affinity to the receptors overexpressed in unhealthy cells. Later, the paper broadly describes and characterizes the mechanisms of drug release and its kinetics, that is: diffusion of drug molecules and erosion and degradation of carrier material. In the systems controlled by diffusion the equations describing the rate of release from the carrier are based on Fick’s second law. In systems controlled by the processes of erosion and degradation the most important factors that affect the release process are the rate of polymer degradation and the rate of water uptake by the carrier. Carrier water uptake is also a crucial step in systems controlled by the swelling of polymer network. The case studies of each release mechanisms and the factors influencing the release rate were discussed. Finally, there were described the carriers in which the release is triggered by the application of additional factor, such as change of pH or temperature of the release environment. These factors are most important in cases of surface modified drug carriers, in which the release mechanisms are the same, but may need this additional trigger to initiate the release.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Konrad Czarnecki (FCPE) Konrad Czarnecki,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Analiza mechanizmów uwalniania z nośników leków o modyfikowanych powierzchniach
Supervisor
Ewa Dłuska (FCPE/DPKT) Ewa Dłuska,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
09-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
36
Internal identifier
DICHP-2466
Reviewers
Piotr Grzybowski (FCPE/CIPE) Piotr Grzybowski,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Ewa Dłuska (FCPE/DPKT) Ewa Dłuska,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
nośnik leku, nanocząsteczka, polimer, modyfikacja powierzchni, kontrolowane uwalnianie, EPR
Keywords in English
drug carrier, nanoparticle, polymer, surface modification, controlled release, EPR
Abstract in Polish
Praca dotyczy analizy mechanizmów uwalniania z nośników leków o modyfikowanych powierzchniach. Na początku scharakteryzowane zostały wybrane nośniki leków pozwalające na modyfikację powierzchni. Jedną z grup tych nośników są nanocząstki wykonane z materiałów polimerowych. Liposomy i micelle są nośnikami powstałymi z fosfolipidów, natomiast dendrymery są nośnikami o rozgałęzionej i skomplikowanej trójwymiarowej strukturze. Modyfikacji powierzchni tych nośników dokonuje się najczęściej w celu zwiększenia selektywności działania. Jedną z głównych metod jest PEG-ylacja, czyli dołączenie na powierzchni nośnika łańcuchów poli(tlenku etylenu), która zmniejsza intensywność wychwytywania nośników przez układ immunologiczny, zapewniając dłuższy czas cyrkulacji w organizmie. Dzięki temu, może zachodzić efekt zwiększonej przepuszczalności i zatrzymania, będący podstawą metod pasywnego nakierowywania. Doczepienie na powierzchni nośnika, odpowiednich ligandów wykazujących powinowactwo do receptorów na powierzchni chorych komórek, zwiększa poziom przenikania nośników do komórek, co nazwane jest aktywnym nakierowywaniem. Następnie w pracy omówiono najważniejsze mechanizmy uwalniania leków z nośników stałych czyli dyfuzji składnika oraz erozji i degradacji materiału nośnika. W systemach dyfuzyjnych, równania opisujące szybkość uwalniania leku z nośnika, oparte są na drugim prawie Ficka. W systemach erozyjno-degradacyjnych, najważniejszymi czynnikami wpływającymi na ogólną szybkość uwalniania i rodzaj obserwowanej erozji, jest szybkość degradacji polimeru i szybkość wnikania wody do nośnika. Szybkość wnikania wody do nośnika jest również krytycznym etapem w systemach kontrolowanych przez pęcznienie i osmozę. Dla każdego z mechanizmów omówiono przypadki charakterystyczne oraz czynniki wpływające na szybkość zachodzących procesów. W pracy omówiono również nośniki w których uwalnianie jest wywoływane przez zastosowanie dodatkowego czynnika np. zmiana pH, czy temperatury środowiska uwalniania. Czynniki te są istotne w przypadku modyfikowanych powierzchni nośników dla których główne mechanizmy uwalniania są te same, ale może być konieczne wprowadzenie dodatkowego czynnika inicjującego uwalnianie.
File
  • File: 1
    Praca dyplomowa - Konrad Czarnecki.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8930

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTe285a1ea83e542e1a2ffe5b789a7b24b/
URN
urn:pw-repo:WUTe285a1ea83e542e1a2ffe5b789a7b24b

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page