Menu

Obținere de sisteme supramoleculare

Cercetător: Ioana-Georgeta Grosu

Cuvinte cheie: sisteme supramoleculare, compuși de incluziune, substanțe bioactive

Descriere

Sistemele supramoleculare sunt materiale noi de interes  pentru multe ramuri industriale și au impact deosebit în industria farmaceutică, a suplimentelor alimentare, cosmetică, industria chimică (pesticide).

Înglobarea substanțelor de interes în diverse matrici purtătoare, având ca rezultat formarea de sisteme supramoleculare, are drept scop îmbunătățirea unor proprietăți fizico-chimice ale acestora, cum ar fi solubilitatea, reducerea sau eliminarea mirosurilor nedorite, creșterea stabilității fizice și chimice prin protejarea împotriva reacțiilor induse de lumină, căldură și umiditate. De  asemenea, pot contribui la stabilizarea emulsiilor și a suspensiilor.

În cazul substanțelor bioactive, de sinteză sau naturale, se urmărește îmbunătățirea biodisponibilităţii, eliberarea controlată și  transportul la țintă, cu scopul reducerii efectelor adverse prin scăderea dozei necesare pentru o terapie eficientă. Implicit, se pot obține scăderi semnificative de cost prin identificarea de formulări optimizate.

Drept matrici purtătoare pot fi utilizate (macro)molecule: ciclodextrine, dendrimeri, polimeri metal-organici, zeoliți și multe altele.

Ciclodextrinele sunt oligozaharide ciclice formate din 6, 7 sau 8 unităţi de glucoză ( , ciclodextrină) ce prezintă o suprafaţă exterioară hidrofilă şi o cavitate centrală hidrofobă. Exteriorul hidrofil conferă solubilitate sporită în apă, iar cavitatea hidrofobă constituie un microcadru ce poate acomoda molecule nepolare sau părţi ale acestora, având dimensiuni corespunzătoare.

Dendrimerii sunt supramolecule unic centrate de dimensiuni nano, conținând trei tipuri de componente structurale: unitatea centrală (core) înconjurată repetitiv în interior de straturi de unități  identice și ramificate, noduri, determinând generațiile (G-n, n>1) şi grupe funcționale periferice, care joacă un rol important în proprietățile (fizico-)chimice ale dendrimerului.

Proprietăţile particulare ale acestora permit o plajă largă de aplicaţii în chimia combinatorie, medicină şi nanoştiinţă. O aplicaţie importantă o reprezintă utilizarea dendrimerilor drept sisteme drug-delivery pentru transportul substanțelor biologic active la locul de acţiune, datorită prezenţei multiplelor grupări periferice care permit funcționalizarea şi eliberarea controlată.

Polimerii metal-organici biodegradabili (BioMOF) sunt compuși hibrizi organici-anorganici obținuți prin asamblarea coordinativă a unor ioni metalici și liganzi organici. Aceștia prezintă interes  crescut în utilizarea lor ca transportori de substance bioactive, datorită proprietăţilor specifice: capacitate ridicată de încărcare cu compus activ, capacitate de înglobare de molecule oaspete voluminoase, stabilitate crescută şi non-toxicitate.

Pentru obținerea de sisteme supramoleculare cu randament mare, în laboratorul nostru utilizăm următoarele tehnici experimentale:

  • amestecare mecanică uscată sau umedă
  • agitare magnetică în soluție/suspensie
  • coevaporare
  • coprecipitare
  • liofilizare
  • atomizare

Aplicații

Domenii de aplicabilitate: cercetare-dezvoltare, nanomedicină, optimizare de procese industriale, obținere de produse cu eficacitate crescută

Industrii: industria sănătății și a științelor medicale, industria farmaceutică, cosmetică, suplimente alimentare, industria chimică (fitosanitare)

Infrastructură

Obținerea sistemelor supramoleculare se realizează în cadrul Laboratorului de Cristalizare şi Polimorfism, dotat cu:

  • Platforma de cristalizare paralelă la scală mică Zinsser Crissy Light XL în regim high-throughput, cu capacitate de procesare a 24 de experimente simultan, în condiții de temperatură controlată. Platforma oferă posibilitatea adăugării automate a solventului/amestecurilor de solvenți, setarea diverselor regimuri de temperatură cuprinse între 2÷200°C și agitarea orizontală a probelor
  • Platforma de cristalizare la scală mare Eyela PPS−5511 cu cinci reactoare de sinteză, ce permite efectuarea experimentelor în paralel în condiții de temperatură controlate pentru fiecare reactor în parte
  • Moara cu bile MM 400 Retsch oferă posibilitatea realizării a două experimente în paralel, cu sau fără solvent adăugat, prin setarea frecvenței și timpului de mixare
  • Cameră climatică Memmert HCP10 cu temperatură (până la 160°C) și umiditate controlată, pentru testarea stabilității
  • Sistem pentru monitorizatea in situ a vitezei de dizolvare μDISS Profiler cu care se pot efectua patru experimente în paralel, dotat cu un spectrometru, iar experimentele se pot efectua la o temperatură controlată.

Avantaje

Dotările existente permit efectuarea de servicii de obținere de sisteme supramoleculare

Personalul specializat este capabil să acopere cu cel mai înalt profesionalism toate etapele unei colaborări contractuale, de la designul experimental, efectuarea experimentelor până la corelarea rezultatelor cu alte informații complementare

Costuri estimative

Costul total al serviciilor CDI de obținere a sistemelor supramoleculare rezultă din:

 complexitatea și numărul experimentelor efectuate, necesarul de reactivi chimici și solvenți, manopera

 timpul de utilizare al aparaturii, consumabilele și uzura acestora.