Dokument: Mechanoresponsive Supramolecular Systems for Drug Release

Titel:	Mechanoresponsive Supramolecular Systems for Drug Release
Weiterer Titel:	Mechanoresponsive Supramolekulare Systeme zur Freisetzung von Wirkstoffen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=64458
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20240105-172611-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Küng, Robin Marius [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 34,72 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.12.2023 / geändert 19.12.2023
Beitragende:	Dr. Schmidt, M. Bernd [Gutachter] Prof. Dr. Müller, Thomas J. J. [Gutachter]
Stichwörter:	Supramolekulare Chemie, Käfige, Wirt-Gast-Chemie, Polymerchemie, Mechanochemie
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Self-assembled metal organic cages are known for their distinct internal cavity, which can be utilized to encapsulate molecules for a variety of purposes. The encapsulation of pharmaceutically active compounds facilitates the transport of those incorporated molecules to release them at a targeted destination. They are therefore particularly intriguing for biomedical applications, since they may both stabilize the incorporated drug and improve its selectivity. However, these cages are often limited by their solubility under physiological conditions or are unable to precisely release their cargo load. Thus, the use of polymer-substituted metal organic cages would make them susceptible to ultrasound irradiation, allowing for a selective drug release by host disassembly. In this work, a series of polymer-embedded metal organic cages are synthesized. These cages are investigated with respect to their encapsulation properties and, subsequently, for targeted cargo release induced by ultrasound irradiation. The resulting cages are capable of incorporating a variety of hydrophobic guests, including testosterone, progesterone, and ibuprofen. Two of these star-shaped metal organic cages respond to ultrasound irradiation and completely release their cargo load. These cages are the first reported self-assembled metal organic cages that decompose and release their guests upon sonification. Based on these results, three metal coordination complexes are synthesized to investigate the bond dissociation mechanism. Through the investigation of these mechanoresponsive systems, a reversible bond dissociation process was identified. Furthermore, the cross-linking of metal organic cages results in the formation of hydrogels, which are investigated in terms of their host-guest behavior as well as their mechanical properties and demonstrate an unusually high thermal stability. Finally, ultrasound irradiation experiments with these hydrogels show their disassembly with subsequent guest release. Metallorganische supramolekulare Käfigverbindungen sind bekannt für Ihre Eigenschaften einen inneren Hohlraum auszubilden, welcher in der Lage ist, Moleküle aufzunehmen. Die Verkapselung von pharmazeutisch aktiven Substanzen durch jene Käfige ermöglicht es, Medikamente gezielt zu transportieren und bei Bedarf wieder frei zu setzen. Aus diesem Grund finden metallorganische Käfigverbindungen immer häufiger Anwendung für biomedizinische Verfahren. Zum einen können diese Käfige ihren Gast stabilisieren, zum anderen erhöhen sie aber auch die Selektivität des eingeschlossenen Medikaments. Jedoch sind diese oft durch ihre schlechte Löslichkeit unter physiologischen Bedingungen limitiert oder sie sind nicht in der Lage Ihren Gast gezielt freizusetzen. Aus diesem Grund kann in Erwägung gezogen werden, die Käfige mit Polymerketten zu funktionalisieren, um zum einen ihre Löslichkeit unter den gewünschten Bedingungen zu erhöhen als auch eine mechanochemische Aktivierung mit Ultraschall zu ermöglichen. Somit könnte der Wirt gezielt zersetzt werden, um daraufhin den Gast am Wirkort freizusetzen. In der vorliegenden Arbeit werden mehrere polymersubstituierte Käfigverbindungen synthetisiert. Diese werden auf ihre Wirt/Gast-Eigenschaften untersucht, sowie gezielt auf ihre Fähigkeit, diese Gäste wieder freizugeben. Die hier vorgestellten Käfige sind in der Lage eine Vielzahl von Gästen zu verkapseln, darunter Testosteron, Progesteron und Ibuprofen. Zwei der synthetisierten Käfige können mechanochemisch aktiviert werden, um ihre komplette Fracht freizusetzen und sind die ersten publizierten Käfige ihrer Art. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden drei kleinere „Mechanophore“ synthetisiert, um Einblicke in den Zersetzungsmechanismus zu erhalten. Durch die so erhaltenen Erkenntnisse konnte erkannt werden, dass es sich bei diesem Zersetzungsmechanismus mit großer Wahrscheinlichkeit um einen reversiblen Prozess handelt. Schließlich wurden die metallorganischen Käfige durch Polymere quervernetzt und auf ihre Wirt/Gast-Eigenschaften untersucht, als auch ihr Verhalten gegenüber Ultraschall. In diesen Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Hydrogele in der Lage sind ihre Fracht gezielt freizusetzen.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Dokument erstellt am:	05.01.2024
Dateien geändert am:	05.01.2024
Promotionsantrag am:	06.03.2023
Datum der Promotion:	22.06.2023