شبيه‌سازي ديناميك مولكولي و دانه‌درشت سامانه‌هاي رهايش كنترل شده دارو بر پايه مايسل‌هاي غيركروي - كوپليمرهاي قطعه‌اي دوگانه‌دوست - پلي(اتيلن گليكول) و پلي(كاپرولاكتون)

دكتري

چكيده در اين پژوهش، از شبيه­سازي ديناميك مولكولي بعنوان ابزاري جهت پيش­بيني خواص و ساختار مايسل­هايي كه از خودتجمعي كوپليمرهاي قطعه ­اي در محلول ايجاد مي­شوند، استفاده شده است. به اين منظور، ابتدا براي هريك از هموپليمرهاي پلي(اتيلن گليكول) (PEG) و پلي(ε-كاپرولاكتون) (PCL) و همچنين كوپليمرهاي قطعه ­اي PEG-b-PCL و PEG-b-PBO-b-PCL پارامترهاي ميدان­هاي­ نيروي درشت دانه[1] توسعه داده شد. كاربرد هريك از اين ميدان­هاي نيرو با تشكيل انواع ساختارهاي مايسلي از 250 زنجيره كوپليمرهاي قطعه ­اي بر پايه PEG-b-PCL و PEG-b-PBO-b-PCL (با نسبت­هاي مختلف بخش آبدوست به بخش آبگريز)، در آب و در طي زمان 2 ميكروثانيه شبيه ­سازي ديناميك مولكولي، مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق بمنظور تعيين دقيق پارامترهاي غيرپيوندي ميدان نيروي دانه درشت، از محاسبات مكانيك كوانتوم استفاده شد. شكل تابع پتانسيل دانه درشت مطابق تابع پتانسيل دانه درشت MARTINI انتخاب گرديد از اينرو از كدهاي استاندارد براي شبيه­ سازي ديناميك مولكولي همچون GROMACS استفاده شد. مطابق نتايج بدست آمده، پارامترهاي دانه­ درشت حاصل بخوبي خواص ساختاري هريك از هموپليمرها را همچون شعاع چرخش[2] (Rg) و فاصله­ ي انتها-به-انتها[3] (h) و همچنين خواص سطوح حدفاصل[4] هريك از پليمرها با سطح آب و هوا را بازتوليد كرد. اين مدل همچنين قابليت توصيف دقيق خواص ساختاري هريك از سامانه ­هاي مايسلي و همچنين فرآيند خودتجمعي، پوشينه كردن دارو و پايداري ترموديناميكي آنها در محيط آبي را دارا مي ­باشد.­ نتايج شبيه ­سازي دانه درشت نشان داد كه كوچكترين سامانه مايسلي برپايه كوپليمر قطعه ­اي PEG23-b-PCL9  يك مايسل شبه-كروي را در سامانه بوجود مي­ آورد كه در طول مدت شبيه­ سازي پايدار باقي مي­ماند. اين سامانه قابليت پوشينه كردن داروي ضدسرطان آبگريز DOX (دوكسوروبيسين) در هسته مايسلي با بازده 8/14% و ظرفيت 5% را دارد. همچنين براساس نتايج شبيه­سازي دانه درشت سامانه­ هاي كوپليمري دوقطعه ­ا­ي و سه­ قطعه ­اي مشاهده شد كه، سامانه ­هاي برپايه­ ي قطعات آبگريز كوتاه­تر (MePEG45-b-PCL44 و MePEG45-b-PBO6-b-PCL43)، فرآيند خودتحمعي مشابهي را نشان مي­دهند و هر يك منجر به ايجاد يك مايسل شبه-كروي در سامانه مي ­شوند. درصورتيكه سامانه­ هاي با 50% قطعه ­ي آبگريز بلند­تر (MePEG45-b-PCL62 وMePEG45-b-PBO9-b-PCL61)، فرآيند خودتجمعي كاملاً متفاوتي را نشان مي ­دهد. دراين مورد سامانه برپايه كوپليمر دوقطعه ­اي تحت يك فرآيند تغيير شكل قرار مي ­گيرد كه در آن يك مايسل ميله-مانند مياني تشكيل مي­ شود كه نهايتاً به يك ساختار شبه-كروي تبديل مي­ شود. درحاليكه سامانه برپايه كوپليمر سه ­قطعه ­اي MePEG45-b-PBO9-b-PCL61  شامل يك قطعه­ ي كوتاه استري مياني PBO بين قطعات آبدوست و آبگريز، تشكيل يك مايسل ميله-مانند پايدار در سامانه را بهمراه دارد.   واژه‌هاي كليدي: كوپليمر قطعه­اي، خود-تجمعي[1]، مايسل، پوشينه كردن دارو، شبيه­سازي ديناميك مولكولي، ميدان نيروي دانه درشت، محاسبات مكانيك كوانتوم، پايداري

196184

دانشگاه علم و صنعت ايران

ويليام گودارد

مهندسي شيمي - پليمر

محمدرضا مقبلي