Dendritic nanogel for drug delivery platform

Utveckling av polymer baserade läkemedelsbärare i nanostorlek har blivit allt viktigare för att effektivisera behandling och diagnosering av olika sjukdomar, speciellt cancer. Flera läkemedel som används i kemoterapi har bristfälliga egenskaper som låg löslighet i vatten, oönskad nedbrytbara till dess inaktiva form, och distribution i stora volymer till oönskade organ p.g.a. dess icke-selektiva förmåga. Nanopartiklar är små partiklar med diameter 1-500 nm som genom passiv/aktiv transport kan passera olika biologiska barriärer och transportera läkemedel i optimala mängder till specifika celler. Denna selektiva transport bidrar till ökad terapeutiskt index och minskning av toxiska effekter i övriga delar av kroppen. Hyperförgrenade linjär-dendritiska hybrider är en subgrupp av dendritiska polymer som har stor potential att användas som byggstenar i utvecklingen av läkemedelsbärare. I detta projekt producerades ett bibliotek av hyperförgrenade linjär-dendritiska material via Fischer esterifikation reaktionen som är en snabb, billig och uppskalningsbar produktionsmetod. Vidare post funktionaliserades materialen med allyl grupper för produktion av nano geler genom UV-inducerad korslänkning och vidare funktionalisering. Samtliga producerade hyperförgrenade linjär-dendritiska material hade förmågan att bilda miceller i vatten. Materialen med bäst micelle bildningsförmåga användes för att kemiskt korslänka dem och producera nano geler. Nano gelernas inre del funktionaliserades framgångsrikt med tre olika funktionella grupper; katjoniska, anjoniska och hydrofoba via resterande fria allyler. Detta påvisar att dessa dendritiska nano geler har potential att bära olika material som hydrofobiska läkemedel eller genetiskt material. Dom producerade nano gelerna hade en hydrodynamisk volym inom intervallet 124-200 nm. Detta är fördelaktigt då dem kan transporteras till tumörområdet via ökad permeabilitet och retention, också kallad EPR effekten, utan att initiera ett immunologiskt svar eller filtreras från blodomloppet via njuren.The development of nano- based drug carriers is of high importance in anti-cancer treatment as anticancer drugs suffers from limitations as low aqueous solubility, non-selective targeting, off-target degradation and low therapeutic concentrations at target site. Hyperbranched polymers are potential candidates as drug carrier due to its unique properties as globular shape, high number of functional groups and high degree of branching. In addition, hyperbranched polymers are synthesized via one-step polymerization reaction with high yields, low costs and good scale-up possibilities. In this project a library of hyperbranched linear-dendritic hybrid materials based of 2,2-bis(hydroxymethyl)propionic acid (bis-MPA) and monofunctional poly (ethylene glycol) (mPEG) was synthesized via the Fischer esterification reaction. The materials were then post functionalised with hydrophobic allyl groups. The materials self-assembled into micelles in water and candidates with best self-assembly ability were used to fabricate dendritic nanogels by UV-induced cross-linking. The formed dendritic nanogels obtained a hydrodynamic volume between 124-200 nm, which indicates that these dendritic nanogels can be used as drug carrier and accumulate at target-site via the enhanced permeability and retention (EPR) effect. The dendritic nanogels inner core was also successfully attached with cationic, hydrophobic and anionic groups respectively. This confirmed that the dendritic nanogels have the potential to encapsulate different types of cargo such as DNA or hydrophobic drugs in the inner core