Obtaining a new carrier for sodium alendronate (a medicine that prevents bone resorption) based on silica particles-apatite hybrid material

This thesis focuses on the use of appropriately modified silica particles to fabricate a carrier for the bisphosphonate drug, alendronate sodium. This drug is widely used in the treatment of osteoporosis, however, its oral administration brings a lot of requirements and side effects. Applying the sol-gel method, silica particles functionalized with amine groups were synthesized. In order to allow the effective addition of the pharmaceutical to the silica particles in the next stage of the study, they were incubated for 10 days in artificial human blood plasma (SBF) to obtain the bioactive material SiO2-NH2-Hap. To carrier developed sodium alendronate was then attached using its affinity for hydroxyapatite, which is a natural mineral component of bones and teeth. The obtained SiO2-NH2-Hap-ALN system was subjected to physicochemical characterization confirming the effectiveness of drug attachment (FTIR, XPS, zeta potential study) and its morphology were examined by means of scanning electron microscopy. The next steps of the research on the resulted carrier-alendronate system will be attempts to incorporate it into the hydrogel biopolymer network using the genipin as a cross-linking agent. The use of such a hybrid material in tissue engineering is aimed at supplementing bone defects and accelerating the process of bone mineralization.

W niniejszej pracy licencjackiej skoncentrowano się na zastosowaniu odpowiednio zmodyfikowanych cząstek krzemionkowych do otrzymania nośnika dla leku z grupy bisfosfonianów – alendronianu sodu. Lek ten jest powszechnie stosowany w leczeniu osteoporozy, jednak jego doustne podawanie niesie za sobą wiele wymagań oraz skutków ubocznych. Wykorzystując metodę zol-żel zsyntetyzowano sfunkcjonalizowane grupami aminowymi cząstki krzemionkowe. W celu umożliwienia efektywnej addycji farmaceutyku do cząstek krzemionkowych w kolejnym etapie badań poddano je 10-dniowej inkubacji w sztucznym ludzkim osoczu krwi (SBF) otrzymując bioaktywny materiał SiO2-NH2-Hap. W ten sposób opracowano nośnik, do którego następnie przyłączono alendronian sodu wykorzystując jego powinowactwo do hydroksyapatytu będącego naturalnym składnikiem mineralnym kości i zębów. Otrzymany układ SiO2-NH2-Hap-ALN poddano charakterystyce fizykochemicznej potwierdzając efektywność przyłączenia leku (FTIR, XPS, badanie potencjału zeta) a także zbadano jego morfologię wykorzystując technikę skaningowej mikroskopii elektronowej.Kolejnymi krokami w badaniach nad opracowanym układem nośnik-lek będzie podjęcie prób jego wbudowania w hydrożelową sieć biopolimerową z wykorzystaniem genipiny jako czynnika sieciującego. Zastosowanie takiego materiału hybrydowego w inżynierii tkankowej ma na celu uzupełnienie ubytków kostnych i przyspieszenie procesu mineralizacji kości.