Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-23198
Titel: Biomedical applications of magnetic nanoparticles
Sonstige Titel: Magnetische Nanopartikel für biomedizinische Anwendungen
Verfasser: Hammad, Mohaned
Sprache: Englisch
Erscheinungsjahr: 2016
SWD-Schlagwörter: Biomaterial
Nanopartikel
Hyperthermie
Freie Schlagwörter: controlled release
magnetic nanoparticles
biomedical application
DDC-Sachgruppe: 540 Chemie
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: The thesis focuses on the specific design of multifunctional magnetic nano-carriers for different biomedical areas. Different shapes of core/shell bi-magnetic nanoparticle have been synthesized by seed-mediated growth, and their structural and magnetic properties have been studied. The experimental results showed that core/shell nanoparticles have a higher specific absorption rate compared to the core ones. For drug delivery application, the surface of the magnetic nanoparticles is functionalized using different techniques (Diels-Alder reaction and layer-by-layer technique). More precisely, a novel bi-functional thermo-responsive system, which consists of core/shell bi-magnetic nanoparticles with furan surface functionality, is bonded with N-(2-Carboxyethyl)maleimide through Diels-Alder reaction. The chemotherapeutics doxorubicin is attached onto the surface of the nano-carriers, and a high loading efficiency of 92% is obtained. This system with high responsiveness to a high frequency external alternating magnetic field shows a very good therapeutic efficiency in hyperthermia and drug release at relatively low temperatures (50 °C). On the other hand, a switch-controlled drug release is realized by coating the core/shell bi-magnetic nanoparticle with a pH- and thermo-responsive polymer shell. Doxorubicin is loaded onto the surface of the last coating layer, and a high loading efficiency is obtained. The nano-carriers are characterized with FTIR, dynamic light scattering, Zeta potential, In vitro hyperthermia, and vibrating sample magnetometry. The in vitro drug release experiments confirm that a small amount of doxorubicin is released at body temperature and physiological pH, whereas a high drug release is obtained at acidic tumor pH under hyperthermia conditions (43 °C). The core/shell bi-magnetic nano-carriers facilitate controllable release of doxorubicin as effect of induced thermo- and pH-responsiveness of the polymer when are subjected to an high-frequency alternating magnetic field at acidic pH; thereby the drug release rate is controlled using on-off cycles of the applied field.
Diese Arbeit befasst sich mit der speziellen Gestaltung von multifunktionalen magnetischen Nanopartikeln für diverse biomedizinische Anwendungen. Verschiedene Formen der Kern/Schale-bi-magnetischen Nanopartikel wurden durch die „seed-mediated growth“ Methode synthetisiert, und die strukturellen und magnetischen Eigenschaften dieser Formen untersucht. Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass die Kern/Schale-Nanopartikel eine höhere spezifische Energiea als reine Kern Partikel haben. Für die Drug Delivery Anwendung wird die Oberfläche der magnetischen Nanopartikel auf unterschiedlichen Wege (Diels-Alder-Reaktion und Layer-by-Layer-Verfahren) funktionalisiert. Dazu wurde an ein neuartiges bifunktionelles thermosensitives System, welches aus furanbeschichteten Kern/Schale bi-magnetischen Nanopartikel besteht, N-(2-Carboxyethyl) maleimid durch Diels-Alder Reaktion angebunden. Mit der Anbindung des chemotherapeutischen Doxorubicins an die Oberfläche der nano-carriers wurde ein hohe Beladungsgrad von 92% erzielt. Dieses System mit hoher Ansprechempfindlichkeit auf hochfrequente äußere magnetische Wechselfelder zeigt eine sehr gute therapeutische Wirksamkeit in der Hyperthermie und als Drug-Delivery-System bei relativ niedrigen Temperaturen (50 °C). Ein schaltbare Wirkstofffreisetzung wird durch Beschichtung der Kern/Schale bimagnetischen Nanopartikel mit einer pH- und temperaturempfindlichen Polymerschicht ermöglicht. Mit der Anbringung des Doxorubicins auf die Oberfläche der letzten Beschichtung wurde eine hohe Beladungseffizienz erhalten. Diese System wird mittels dynamischer Lichtstreuung, FT-IR-, In-vitro-Hyperthermie, UV/Vis- und Fluoreszenz-Spektroskopie, sowie Zetapotential-Messungen charakterisiert. Die in vitro Wirkstofffreisetzungsversuche bestätigen, dass eine kleine Menge von Doxorubicin bei Raumtemperatur und physiologischen pH freigesetzt wird, während eine hohe Wirkstofffreisetzung bei sauren pH-Werten in Tumoren unter Hyperthermi Bedingungen (43 °C) erhalten wird. Die Kern/Schale bi-magnetischen Nanopartikel erleichtern die Freisetzung von Doxorubicin infolge der induzierten thermo- und pH-Ansprechempfindlichkeit des Polymers, wenn sie in einem hochfrequenten magnetischen Wechselfeld einem sauren pH-Wert ausgesetzt werden. Dadurch wird die Arzneimittelfreisetzungsrate anhand on-off -Zyklen des angelegten Feldes gesteuert.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-67000
hdl:20.500.11880/23254
http://dx.doi.org/10.22028/D291-23198
Erstgutachter: Hempelmann, Rolf
Tag der mündlichen Prüfung: 25-Nov-2016
SciDok-Publikation: 7-Dez-2016
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
Fachrichtung: NT - Chemie
Fakultät / Institution:NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät

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