Нови електроовлакнени полимерни материали, съдържащи природни биологично активни вещества: получаване и свойства – Договор ДФНИ Т02/1

Нови електроовлакнени полимерни материали, съдържащи природни биологично активни вещества: получаване и свойства - Договор ДФНИ Т02/1

Ръководител:

Проф. дн Невенка Емануилова Манолова

Базова организация:

Институт по полимери, Българска академия на науките

Партньорски организации:

Фармацевтичен факултет – Медицински университет – София

Продължителност:

декември 2014 –декември 2017

Резюме на проекта:

Разработват се иновативни материали от биосъвместими полимери с биологичен произход като поли(млечна киселина), полихидроксибутират и полизахариди, съдържащи биологично активни вещества от растителен произход като куркумин, кафеена киселина и нейни естери. Цели се да се получат микро- или нановлакнести материали с антимикробна, антиоксидантна и/или противотуморна активност. Новите материали се получават чрез електроовлакняване или електроовлакняване, комбинирано с електроразпръскване – високотехнологични методи, с апаратури, разработвани в Лаборатория Биологично активни полимери. Изследват се възможностите да се увеличи стабилността на включеното биологично активнo веществo, да се намерят оригинални подходи за модулирането на профила на освобождаването му чрез подходящ избор на състава и с насочен дизайн на материалите. In vitro се оценяват биологичните отнасяния на новите материали, за да се оцени тяхната перспективност за лечение на раневи инфекции и за терапия на неоплазми – заболявания с голяма социална и икономическа значимост. Компетентността на международно признатите висококвалифицирани членове на екипа и наличието на съвременно научно оборудване създават предпоставки за провеждането на интердисциплинарни изследвания на високо равнище и придобиване на нови знания. Включените в екипа млади учени и докторанти ще придобият знания в областите на новите полимерни материали, нанотехнологиите и наномедицината. Досега резултатите са публикувани както следва:
1. G. Yakub, A. Toncheva, N. Manolova, I. Rashkov, D. Danchev, V. Kussovski, Electrospun polylactide-based materials for curcumin release: photostability, antimicrobial activity, and anticoagulant effect, J. Appl. Polym. Sci., 133 (5), 2016, DOI: 10.1002/app.42940
2. M. Ignatova, N. Manolova, I. Rashkov, N. Markova, R. Toshkova, A. Georgieva, E. Nikolova, Poly(3-hydroxybutyrate)/caffeic acid electrospun fibrous materials coated with polyelectrolyte complex and their antibacterial activity and in vitro antitumor effect against HeLa cells, Mater. Sci. Eng. C: Mater. Biol. Appl., 65: 379-392 (2016) DOI:10.1016/j.msec.2016.04.060
3. M. Ignatova, N. Manolova, I. Rashkov, N. Markova, Quaternized chitosan/κ-carrageenan/caffeic acid-coated fibrous materials: Preparation, antibacterial and antioxidant activity, Int. J. Pharm., 513 (1-2): 528-537 (2016) DOI: 10.1016/j.ijpharm.2016.09.062
4. Y. Ilieva, K. Kaloyanov, D. Yosifov, M. Zaharieva, P. Donchev, G. Yakub, A. Toncheva, I. Rashkov, N. Manolova, I. Zhelezova, D. Momekova, G. Momekov, H. Najdenski, S. Konstantinov, Curcumin loaded biocompatible electrospun polymer mats for the treatment of CTCL skin lesions, Br. J. Haematol., 173: 75 (2016)
5. P. Tsekova, M. Spasova, N. Manolova, N. Markova, I. Rashkov, Electrospun curcumin-loaded cellulose acetate/polyvinylpirrolidone fibrous materials with complex architecture and antibacterial activity, Mater. Sci. Eng. C: Mater. Biol. Appl., 73: 206–214(2017), DOI: 10.1016/j.msec.2016.12.086

Ключови думи:

нановлакнести материали; полимери с биологичен произход; биологично активни вещества от растителен произход; електроовлакняване; електроразпръскване; антимикробни материали; материали с противотуморна активност

New Electrospun Polymeric Materials Containing Natural Biologically Active Compounds: Preparation and Properties

Coordinator:

Prof. Nevenka Emanuilova Manolova, DSc

Base organization:

Institute of Polymers, Bulgarian Academy of Sciences

Partner organizations:

Faculty of Pharmacy – Medical University – Sofia

Duration:

December 2014 – December 2017

Abstract

Novel advanced materials from biocompatible bio-based polymers such as poly(lactic acid), poly(3-hydroxybutyrate) and polysaccharides containing bioactive compounds of plant origin such as curcumin, caffeic acid and its esters are being developed. Obtaining novel micro- and nanofibrous materials with antimicrobial, antioxidant and/or antitumor activity is aimed at. The new materials are being prepared by electrospinning or by electrospinning in conjunction with electrospraying – cutting-edge technologies, using equipment developed at the Laboratory of Bioactive Polymers. The possibilities to increase the stability of the embedded biologically active substance, and to find original approaches to the modulation of its release profile by appropriate composition selection and targeted design of the materials are examined. The biological behavior of the novel materials is assessed in vitro in order to estimate their prospects in wound healing and in antineoplastic therapy, which is of great social and economic importance. The expertise of internationally recognized highly qualified team members and the availability of advanced scientific equipment create prerequisites for high-level interdisciplinary research and acquisition of new knowledge. The young scientists and PhD students included in the team will gain knowledge in the fields of new polymer materials, nanotechnology and nanomedicine. Up to now, the results have been published as follows:
1. G. Yakub, A. Toncheva, N. Manolova, I. Rashkov, D. Danchev, V. Kussovski, Electrospun polylactide-based materials for curcumin release: photostability, antimicrobial activity, and anticoagulant effect, J. Appl. Polym. Sci., 133 (5), 2016, DOI: 10.1002/app.42940
2. M. Ignatova, N. Manolova, I. Rashkov, N. Markova, R. Toshkova, A. Georgieva, E. Nikolova, Poly(3-hydroxybutyrate)/caffeic acid electrospun fibrous materials coated with polyelectrolyte complex and their antibacterial activity and in vitro antitumor effect against HeLa cells, Mater. Sci. Eng. C: Mater. Biol. Appl., 65: 379-392 (2016) DOI:10.1016/j.msec.2016.04.060
3. M. Ignatova, N. Manolova, I. Rashkov, N. Markova, Quaternized chitosan/κ-carrageenan/caffeic acid-coated fibrous materials: Preparation, antibacterial and antioxidant activity, Int. J. Pharm., 513 (1-2): 528-537 (2016) DOI: 10.1016/j.ijpharm.2016.09.062
4. Y. Ilieva, K. Kaloyanov, D. Yosifov, M. Zaharieva, P. Donchev, G. Yakub, A. Toncheva, I. Rashkov, N. Manolova, I. Zhelezova, D. Momekova, G. Momekov, H. Najdenski, S. Konstantinov, Curcumin loaded biocompatible electrospun polymer mats for the treatment of CTCL skin lesions, Br. J. Haematol., 173: 75 (2016)
5. P. Tsekova, M. Spasova, N. Manolova, N. Markova, I. Rashkov, Electrospun curcumin-loaded cellulose acetate/polyvinylpirrolidone fibrous materials with complex architecture and antibacterial activity, Mater. Sci. Eng. C: Mater. Biol. Appl., 73: 206–214(2017), DOI: 10.1016/j.msec.2016.12.086

Keywords:

nanofibrous materials, bio-based polymers, bioactive compounds of plant origin, electrospinning, electrospraying, antimicrobial materials, materials with antitumor activity