ΕΚΤΕΝΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΕΡΓΟΥ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΕΙΔΙΚΟΣ ΛΟΓΑΡΙΑΣΜΟΣ ΚΟΝΔΥΛΙΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΑΡΑΘΕΟΔΩΡΗ 2010 ΕΚΤΕΝΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΕΡΓΟΥ Α. ΤΙΤΛΟΣ Συμπολυμερή του αλγινικού νατρίου εμβολιασμένα με πολυ(νισοπροπυλακρυλαμίδιο) ως θερμοπαχυντικά μέσα. Αξιοποίηση στη μεταφορά και απελευθέρωση φαρμάκων. Β. ΣΤΟΧΟΣ Στόχος είναι η σύνθεση και μελέτη υδατοδιαλυτών συμπολυμερών, με βάση το αλγινικό νάτριο, ένα φυσικό πολυμερές, που θα είναι χρήσιμα για την παρασκευή ρευστών με βελτιωμένες ρεολογικές ιδιότητες επάνω από μια δοθείσα θερμοκρασία (θερμοαποκρίσιμα πολυμερή). Τα ίδια επίσης αυτά συμπολυμερή, υπό τις κατάλληλες συνθήκες, θα μπορέσουν να οδηγήσουν στην παρασκευή νανοσωματιδίων σε αραιά διαλύματα ή πηκτωμάτων σε ημιαραιά διαλύματα με πιθανές εφαρμογές σε συστήματα μεταφοράς και απελευθέρωσης φαρμάκων. Γ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αντικείμενο του προτεινόμενου έργου είναι η σύνθεση συμπολυμερών του αλγινικού νατρίου (AlNa), ενός φυσικού πολυσακχαρίτη, με πολυ(νισοπροπυλακρυλαμίδιο) (PNIPAM), ένα πολυμερές που εμφανίζει κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης, αφού τα υδατικά του διαλύματα διαχωρίζονται σε δύο φάσεις με θέρμανση στους 33 ο C. Κατ αρχήν θα γίνει μια λεπτομερής μελέτη της αντιδράσεως του εμβολιασμού του AlNa με δραστικοποιημένες με αμινομάδα στο άκρο αλυσίδες PNIPAM, ώστε να προσδιορισθούν οι συνθήκες, κυρίως το ph, υπό τις οποίες η αντίδραση πραγματοποιείται ποσοτικά. Τα εμβολιασμένα συμπολυμερή που θα προκύψουν αναμένεται να εμφανίσουν μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα θερμοαποκρίσιμη συμπεριφορά. Συγκεκριμένα, αναμένεται τα υδατικά ημιαραιά διαλύματά τους να εμφανίζουν σημαντική άνοδο του ιξώδους με άνοδο της θερμοκρασίας, αντίθετα με τα περισσότερα διαλύματα που ακολουθούν το νόμο του Arrhenius. Θα γίνει λεπτομερής ρεολογική μελέτη. Θα μελετηθούν διάφορες παράμετροι, όπως το κατά βάρος ποσοστό του εμβολιασμού με PNIPAM, το μοριακό βάρος των εμβολιασμένων αλυσίδων, η συγκέντρωση των διαλυμάτων. Συστήματα με τέτοια θερμοαποκρίσιμη συμπεριφορά είναι χρήσιμα για την παρασκευή ρευστών με βελτιωμένες ρεολογικές ιδιότητες, αλλά και για βιοϊατρικές εφαρμογές, όπως η απελευθέρωση φαρμάκων. Εν συνεχεία θα γίνει μελέτη των αλληλεπιδράσεων των εμβολιασμένων συμπολυμερών με ιόντα ασβεστίου, Ca 2+, αλλά και με κατιοντικούς πολυηλεκτρολύτες, όπως το χλωριούχο πολυδιαλλυλτριμεθυλαμμώνιο, προς σχηματισμό επίσης θερμοαποκρίσιμων κολλοειδών νανοσωματιδίων με πιθανές εφαρμογές στη μεταφορά φαρμάκων. Θα εξετασθούν επίσης οι αλληλεπιδράσεις 1

2 με το επιφανειοδραστικό μέσο δωδεκυλοθειϊκό νάτριο, το οποίο είναι γνωστό ότι σχηματίζει σύμπλοκα με το PNIPAM. Τέλος θα γίνει μελέτη απελευθέρωσης δραστικών ουσιών όπως του κυανού της δεξτράνης και της βανιλλίνης. Δ. ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ 1. Σημερινή γνώση στο θέμα Εδώ και τρεις δεκαετίες περίπου το ενδιαφέρον των ερευνητών έχει στραφεί στη μελέτη των υδατοδιαλυτών πολυμερών εξ αιτίας των πολλών πλεονεκτημάτων που συγκεντρώνουν. 1 Μεταξύ αυτών επισημαίνουμε, ως ιδιαίτερα σημαντικό πλεονέκτημα, το διαλύτη, δηλ. το νερό, που μεταξύ άλλων είναι ο διαλύτης των βιολογικών συστημάτων. Αυτό έχει σαν συνέπεια τα υδατοδιαλυτά πολυμερή να χρησιμοποιούνται σήμερα όλο και περισσότερο σε συστήματα χορήγησης φαρμάκων. 2, 3 Μεταξύ των διαφόρων μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση νέων πολυμερών και τη δημιουργία προϊόντων με νέες ιδιότητες ιδιαίτερη θέση κατέχει η μέθοδος του εμβολιασμού. Κατ αυτήν ένα πολυμερές εμβολιάζεται με αλυσίδες άλλου πολυμερούς ώστε να προκύψει ένα συμπολυμερές που χαρακτηρίζεται ως εμβολιασμένο ή τύπου κτένας (Σχήμα 1). Ένα σπουδαίο χαρακτηριστικό του νέου αυτού πολυμερούς, Σχήμα 1. Εμβολιαμένο συμπολυμερές ή συμπολυμερές τύπου κτένας που ανήκει στην ευρύτερη οικογένεια των συμπολυμερών κατά συστάδες, είναι ότι συνδυάζει σε ένα μακρομόριο τις ιδιότητες δύο διαφορετικών πολυμερών, με τρόπο τέτοιο ώστε να προκύπτει μια εντελώς νέα συμπεριφορά, που μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη. 2

3 Τα αλγινικό οξύ είναι ένας φυσικός πολυσακχαρίτης που βρίσκεται στα καστανά φύκη, σε βάθη όχι πέραν των 40 m, δηλ. σε βάθος που μπορεί να διεισδύσει το ηλιακό φως. Το αλγινικό οξύ μπορεί να αποτελεί το 14-40% αυτών των αλγών επί ξηρού και υπάρχει στο κυτταρικό τοίχωμα σαν αδιάλυτο μικτό άλας των Ca 2+, Mg 2+, Na +, και K +. Στο εμπόριο φέρεται ως ελεύθερο οξύ, άλας του ασβεστίου, ή άλας του νατρίου, που είναι υδατοδαλυτό. Είναι πολυμερές του D- μανουρονικού οξέος (Μ) και του L-γκουλουρονικού οξέος (G) που συνδέονται ως 4)-β-D-Μανουρονικό οξύ-(1-και 4)-α-L-Γκουλουρονικό οξύ-(1. Τα δύο αυτά μονομερή μπορούν να συνδεθούν κατά συστάδες, π.χ. Μ-M-M-M-G-G-G-G- (πολυ Μ και πολυ G), ή μικτά, π.χ. Μ-G-G-M-G-M-M-G-. H λεπτομερής διευθέτηση των δύο οξέων εξαρτάται από την πηγή, έτσι ώστε ένα δείγμα από την Macrocystis έχει πολυ Μ 40: πολυ G 18: μικτο 42, ενώ ένα παρασκεύασμα από την Laminaria είχε 13:60:27. Μικτά κλάσματα, που μερικές φορές εκ παραδρομής καλούνται εναλλασσόμενα, περιέχουν επίσης συστάδες τέτοιες όπως M-M-G και G-G-M. β-d-μανουρονικό οξύ υπόλειμμα (Μ) α-l-γκουλουρονικό οξύ υπόλειμμα (G) Τα Αλγινικά είναι μεταξύ των βιοπολυμερών εκείνων που εμφανίζουν ευρεία κλίμακα εφαρμογών. 4 Η συμβατική τους χρήση ως εκδόχων σε φαρμακευτικά προϊόντα εξαρτάται από τις ιδιότητες πάχυνσης (αύξησης του ιξώδους), σχηματισμού πηκτώματος (gel) και σταθεροποίησης. Υδροκολλοειδή όπως τα αλγινικά μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό ενός προϊόντος ελεγχόμενης απελευθέρωσης. Σε χαμηλό ph η ενυδάτωση του αλγινικού οξέος οδηγεί στο σχηματισμό ενός «όξινου πηκτώματος» υψηλού ιξώδους. Τα αλγινικά πήζουν επίσης εύκολα παρουσία ενός δισθενούς κατιόντος όπως το ιόν του ασβεστίου, Ca 2+. Η δυνατότητα των αλγινικών να σχηματίζουν δύο τύπους πηκτώματος εξαρτώμενους από το ph, δηλ. ένα όξινο πήκτωμα και ένα ιοντικό, δίνει στο πολυμερές μοναδικές ιδιότητες σε σύγκριση με τα ουδέτερα 3

4 μακρομόρια. Το μόριο μπορεί να σχεδιασθεί (τροποποιούμενο κατάλληλα) για έναν αριθμό εφαρμογών. Σήμερα παρασκευάζονται περισσότερες από 200 διαφορετικές κατηγορίες αλγινικών και ένας αριθμός αλγινικών αλάτων. Η δυνατή χρήση των διαφόρων ποιοτήτων ως φαρμακευτικών εκδόχων δεν έχει εκτιμηθεί πλήρως, ενώ τα αλγινικά είναι πιθανό να συμβάλουν σημαντικά στην ανάπτυξη πολυμερικών συστημάτων χορήγησης. Το φυσικό πολυμερές έχει υιοθετηθεί από την Ευρωπαϊκή Φαρμακοποιεία. Το πολυ (Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) (PNIPAM) είναι ένα πολυμερές, του οποίου η θερμικά επαγόμενη μεταβολή διαμορφώσεως έχει προκαλέσει μεγάλο ενδιαφέρον στη βιβλιογραφία κατά τις τέσσερις τελευταίες δεκαετίες. Η αλλαγή, από μια εκτεταμένη, διογκωμένη με νερό δομή σε ένα συμπαγές σφαιρίδιο, είναι η βάση του διαχωρισμού φάσεων που παρατηρείται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις: σε ημιαραιές συνθήκες το PNIPAM σχηματίζει ένα νεφελώδες διάλυμα που γίνεται διαυγές με ψύξη κάτω των 32 ο C, που είναι η κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης (LCST). 5 Το γεγονός ότι το πολυμερές αλλάζει διαμόρφωση σε απόκριση προς τη θερμοκρασία έχει θεωρηθεί μια «έξυπνη απόκριση» με συνέπεια να λέγεται ότι το PNIPAM εμφανίζει μια «έξυπνη συμπεριφορά». Επειδή η αλλαγή διαμορφώσεως του PNIPAM προκαλεί μια δραματική μεταβολή στο ιξώδες του διαλύματος στην LCST, αυτό έχει προκαλέσει ενδιαφέρον από μια τεχνολογική προοπτική: 6 πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν τη χρήση του ως ενός τροποποιητή ιξώδους. Επί πλέον, από την άποψη της δυνατότητας του PNIPAM να διαστέλλεται και να συστέλλεται κατά παραγγελία, έχει υποδειχθεί ότι το πολυμερές μπορεί να έχει το δυναμικό να δράσει ως μεταφορέας σε εφαρμογές ελεγχόμενης απελευθέρωσης φαρμάκων. Αντίθετα με τα περισσότερα υδατικά και οργανικής βάσεως συστήματα που γενικά ακολουθούν το νόμο του Arrhenius και το ιξώδες τους μειώνεται με αύξηση της θερμοκρασίας, υπάρχει μια ειδική τάξη μακρομοριακών ουσιών, που καλούνται θερμοσυνδεόμενα ή θερμοπαχυνόμενα πολυμερή, που δίνει αντίθετη συμπεριφορά. Η ασυνήθης αυτή ιδιότητα έχει αναφερθεί αρχικά με κυτταρινικά παράγωγα (μεθυλο, υδροξυπροπυλο, αιθυλο(υδροξυαιθυλο)) και μίγματά τους με ιοντικά επιφανειενεργά. 7, 8 Αργότερα, κυρίως κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων δεκαετιών, η θερμοσυνδεόμενη συμπεριφορά διευρύνθηκε στα συνθετικά κατά συστάδες συμπολυμερή του πολυαιθυλενοξειδίου (PEO) και πολυπροπυλενοξειδίου 9 και εξηγήθηκε με σαφήνεια με εμβολιασμένα 4

5 συμπολυμερή φτιαγμένα με πλευρικές αλυσίδες που δείχνουν μια LCST 10, 11, 12 μετάπτωση φάσεως στο νερό. Αν και όλα αυτά τα πολυμερή έχουν διάφορες χημικές δομές, η διασύνδεσή τους ακολουθεί παρόμοιους κανόνες. Σε χαμηλή θερμοκρασία τα μόρια του νερού σχηματίζουν παρόμοιες προς τον πάγο δομές γύρω από τις μη πολικές ομάδες των αλυσίδων του πολυμερούς. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνει, οι δομές αυτές αποσταθεροποιούνται και οι μη πολικές ομάδες συσσωματώνονται επάγοντας την αυτοοργάνωση των μακρομορίων. Εάν υπάρχει καλά ισοζυγισμένη ισορροπία μεταξύ των αποκρίσιμων πλευρικών αλυσίδων (responsive stickers) και του υδατοδιαλυτού μέρους, μπορεί να σχηματισθεί ένα φυσικό δίκτυο με την προϋπόθεση ότι η συγκέντρωση είναι αρκετά υψηλή ώστε να διαπεράσει όλο τον όγκο. Τα αποκρίσιμα αυτά πολυμερή είναι μεγάλου ενδιαφέροντος καθώς παρέχουν τεχνολογικές λύσεις για σύνθετα ρευστά που απαιτούν βελτιωμένες ρεολογικές ιδιότητες επάνω από μια δοθείσα θερμοκρασία. Αυτή η κατάσταση αφορά μια ευρεία κλίμακα βιομηχανικών εφαρμογών όπως είναι τα αιωρήματα, τα επιχρίσματα, τα καλλυντικά και τα ρευστά τρυπανιών, 13 αλλά και βιοϊατρικές εφαρμογές όπως η απελευθέρωση φαρμάκων, η ενίσχυση του ιξώδους 14, 15 βιολογικών ρευστών και η μηχανική των ιστών (tissue engineering). Μεταξύ των αποκρίσιμων παχυντών που δουλεύουν γύρω από τη θερμοκρασία του σώματος έχουν κυρίως χρησιμοποιηθεί το PNIPAM και τα τυχαία συμπολυμερή του αιθυλενοξειδίου και προπυλενοξειδίου (PEPO) σε εμβολιασμένες δομές βασισμένες σε συνθετικούς σκελετούς όπως το πολύ(ακρυλικό νάτριο) 10, 11 και άλλα υδατοδιαλυτά πολυμερή. 10 Για ιατρικές εφαρμογές, όπως η αναγέννηση κατεστραμμένων ιστών για παράδειγμα, τα αποκρίσιμα υδροπηκτώματα (hydrogels) πρέπει να έχουν εξαιρετικές βιοαπορροφητικές ιδιότητες, και, για το σκοπό αυτό, προτιμώνται τα βιοπολυμερή έναντι των συνθετικών. Έτσι, έχουν παρασκευασθεί εμβολιασμένα συμπολυμερή με βάση την καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC), την χιτοζάνη (CHI), τα αλγινικά (ALG): CMC-g-PEO, 10 CMC-g-PNIPAM, 16, 17 CHI-g-PEO, 15 CHI-g-PEPO, 18 ALGg-PEPO. 19 Στο πρόγραμμα αυτό θα χρησιμοποιήσουμε τον φυσικό πολυσακχαρίτη αλγινικό νάτριο, NaAl, και θα τον εμβολιάσουμε με αποκρίσιμες στη θερμοκρασία πλευρικές αλυσίδες PNIPAM, ώστε να αναπτύξουμε νέα θερμοσυνδεόμενα συμπολυμερή που μπορούν να εμφανίσουν μετάπτωση sol/gel γύρω από τη 5

6 θερμοκρασία του σώματος. Η επιλογή του βιοπολυμερούς (NaAl) έγινε λόγω της καλής βιοσυμβατότητάς του, ενώ για το PNIPAM έστω κι αν δεν είναι αποικοδομήσιμο, μόρια με μοριακό βάρος μικρότερο των γενικώς αποβάλλονται με τα νεφρά. Αντικείμενο του προτεινόμενου έργου είναι η σύνθεση των νέων αυτών εμβολιασμένων συμπολυμερών του NaAl με PNIPAM, NaAl-g-PNIPAM και η μελέτη της αυτοοργάνωσής τους σε αραιά και ημιαραιά διαλύματα, της ρεολογικής τους συμπεριφοράς σε ημιαραιά διαλύματα, των αλληλεπιδράσεων τους με ιόντα Ca 2+, τα οποία είναι γνωστό ότι προκαλούν πηκτωματοποίηση των υδατικών διαλυμάτων του αλγινικού νατρίου, 20 των αλληλεπιδράσεών τους με έναν κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη, όπως το χλωριούχο πολυ(διαλλυλοδιμεθυλαμμώνιο), 21 με τον οποίο αναμένεται να σχηματίσουν ευαίσθητα στη θερμοκρασία κολλοειδή νανοσωματίδια, των αλληλεπιδράσεών τους με το ανιοντικό επιφανειοδραστικό μέσο δωδεκυλοθειικό νάτριο (SDS), για το οποίο γνωρίζουμε ότι σχηματίζει σύμπλοκα με το PNIPAM. 22 Τέλος θα πραγματοποιήσουμε μελέτη απελευθέρωσης δραστικών ουσιών, όπως το κυανό της δεξτράνης, ένα πρότυπο φαρμάκου, 23 και η βανιλλίνη, γνωστό φάρμακο. 2. Ανάπτυξη της μεθοδολογίας του προγράμματος Α. Σύνθεση συμπολυμερών του αλγινικού νατρίου (NaAl) εμβολιασμένων με αλυσίδες PNIPAM, NaAl-g-PNIPAM_x_w, όπου x το μέσο σε αριθμό μοριακό βάρος του PNIPAM και w η εκατοστιαία κατά βάρος σύσταση του εμβολιασμένου συμπολυμερούς σε πλευρικές αλυσίδες PNIPAM. Για το σκοπό αυτό θα συνθέσουμε πρώτα αλυσίδες PNIPAM, με μέσο βαθμό πολυμερισμού 33 έως 130 (μοριακό βάρος σε αριθμό έως ), δραστικοποιημένες με μια αμμινομάδα στο άκρο. Για το σκοπό αυτό θα χρησιμοποιήσουμε ως εκκινητή το οξειδοαναγωγικό ξεύγος υπερθειϊκού αμμωνίου - αμινοαιθανοθειόλης σε υδατικό διάλυμα Ν-ισοπροπυλακρυλαμιδίου 1 Μ, σε 30 ο C. Κατόπιν θα πραγματοποιήσουμε τον εμβολιασμό των αλυσίδων PNIPAM επί του αλγινικού σκελετού μέσω της αντιδράσεως σχηματισμού αμιδίου με τη βοήθεια του 6

7 υδροχλωρικού διμεθυλαμινοπροπυλοαιθυλο καρβοδιμιδίου ως μέσου συμπυκνώσεως σε υδατικό περιβάλλον. Β. Ιξωδομετρική, ρεολογική και φθορισμομετρική μελέτη της συμπεριφοράς των εμβολιασμένων συμπολυμερών, NaAl-g-PNIPAM_x_w, σε υδατικά διαλύματα συναρτήσει της θερμοκρασίας. Γενικά, αναμένεται σημαντική αύξηση του ιξώδους των διαλυμάτων των εμβολιασμένων συμπολυμερών με τη θερμοκρασία (θερμοπαχυνόμενη συμπεριφορά), σε μια περιοχή θερμοκρασιών άνω των 33 o C περίπου, που είναι η LCST του PNIPAM. Εύρεση των κρίσιμων τιμών θερμοκρασίας, συγκέντρωσης και βαθμού εμβολιασμού, για την εμφάνιση της θερμοπαχυνόμενης συμπεριφοράς. Μελέτη της επίδρασης του μοριακού βάρους του PNIPAM. Συσχέτιση με τα αποτελέσματα φασματοσκοπικής μελέτης φθορισμού του πυρενίου, συναρτήσει της θερμοκρασίας, προκειμένου να προσδιορισθεί ο ρόλος του μικροφασικού διαχωρισμού του PNIPAM στη ρεολογική συμπεριφορά, σε συνδυασμό με τη συγκέντρωση του εμβολιασμένου συμπολυμερούς, το βαθμό εμβολιασμού του και το μοριακό βάρος του PNIPAM. Γ. Μελέτη της αυτοοργάνωσης των εμβολιασμένων συμπολυμερών, NaAl -g- PNIPAM_x_w, σε αραιά υδατικά διαλύματα με την άνοδο της θερμοκρασίας, με σχηματισμό κολλοειδών νανοσωματιδίων ευαίσθητων στη θερμοκρασία. Αναμένεται ο σχηματισμός συμπαγών κολλοειδών νανοσωματιδίων σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 33 o C σε αραιά υδατικά διαλύματα. Τα σωματίδια αυτά, αποτελούμενα από έναν αδιάλυτο (υδρόφοβο) πυρήνα PNIPAM και μια υδρόφιλη στεφάνη αλγινικών, θα χάνουν την αυτοοργάνωσή τους σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μελέτη αυτή θα γίνει με δυναμική σκέδαση του φωτός, με την οποία είναι δυνατή η μέτρηση της υδροδυναμικής ακτίνας κολλοειδών νανοσωματιδίων. Δ. Μελέτη των αλληλεπιδράσεων με ιόντα Ca 2+ σε αραιά και ημιαραιά διαλύματα. Τα ιόντα Ca 2+ δίνουν ειδικές αλληλεπιδράσεις με τις αρνητικά φορτισμένες αλυσίδες αλγινικών των εμβολιασμένων συμπολυμερών, πράγμα που δίνει τη δυνατότητα για μια ιδιαίτερα πλούσια ποκιλία οργανωμένων μορφών που μπορούν να προκύψουν, σε συνδυασμό και με τη θερμοκρασία. Η μελέτη 7

8 αυτή θα γίνει με δυναμική σκέδαση του φωτός, με ιξωδομετρικές και ρεολογικές μετρήσεις. Ε. Μελέτη των αλληλεπιδράσεών τους με τον κατιοντικό πολυηλεκτρολύτη χλωριούχο πολυδιαλλυλοδιμεθυλαμμώνιο (PDADMAC). (Αναμένεται σχηματισμός κολλοειδών νανοσωματιδίων ευαίσθητων στις μεταβολές της θερμοκρασίας). ΣΤ. Μελέτη των αλληλεπιδράσεων με το επιφανειοδραστικό μέσο δωδεκυλοθεικό νάτριο. Θα διερευνηθεί ιδιατέρως η δυνατότητα σχηματισμού πηκτώματος σε ημιαραιά διαλύματα. Ζ. Μελέτη απελευθέρωσης δραστικών ουσιών όπως το κυανό της δεξτράνης και η βανιλλίνη. Η μελέτη αυτή θα γίνει κυρίως με τη χρήση συστημάτων με μορφή πηκτώματος. 3. Σκοπιμότητα, σημασία και συμβολή του προγράμματος Η σκοπιμότητα του προγράμματος αυτού έγκειται στην καλλίτερη αξιοποίηση ενός φυσικού προϊόντος, όπως είναι το αλγινικό οξύ, που από τη φύση του βρίσκει ήδη πολλές εφαρμογές σε συστήματα που επικρατεί ο βιολογικός χαρακτήρας, όπως η περίπτωση των φαρμάκων. Το πρόγραμμα αναμένεται να συμβάλει στην ανάπτυξη νέων προίόντων που θα έχουν ως βάση το αλγινικό οξύ και θα εμφανίζουν εξαιρετικές ιδότητες, όπως η θερμοπάχυνση και η μετάπτωση σε κατάσταση πηκτώματος με άνοδο της θερμοκρασίας άνω των 32 ο C, που είναι η κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης του PNIPAM. Η μελέτη σε αραιά διαλύματα θα αποκαλύψει τη δυνατότητα σχηματισμού κολλοειδών νανοσωματιδίων με δυνατότητα απόκρισης στη θερμοκρασία. Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων με ιόντα Ca 2+ και με το PDADMAC σε αραιά διαλύματα θα δώσει τη δυνατότητα σχηματισμού θερμοευαίσθητων κολλοειδών νανοσωματιδίων, αλλά και πηκτωμάτων, στην περίπτωση των ιόντων. Ca 2+, ιδιαίτερα ευαίσθητων στη θερμοκρασία. Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων με SDS θα δώσει τη δυνατότητα σχηματισμού πηκτωμάτων σε ημιαραιά διαλύματα σε θερμοκρασία δωματίου. Η μελέτη απελευθέρωσης του κυανού της δεξτράνης και της βανιλλίνης θα δώσει ενδείξεις για τη χρησιμότητα σε συστήματα μεταφοράς φαρμάκων. 8

9 4. Βιβλιογραφία 1. Molyneux, P. Water-soluble synthetic polymers: Properties and Behavior, CRC Press, Boca Raton, Florida, Vol. I, 1983; Vol. II Polymeric drugs & drug delivery systems, Ottenbrite, R.M.; Kim, S.W. Eds.; CRC Press, Boca Raton, K.K. Jain, Drug Delivery Technologies and Markets, Informa Publishing Group Ltd, Η. Η. Τønnesen and J. Karlsen, Alginate in Drug Delivery Systems, Drug Dev. Ind. Pharm. 28, (2002). 5. J. E. Guillet and M. Heskins, J. Macromol. Sci. Chem. 2, 1441 (1968). 6. H. G. Schild, Prog. Polym. Sci. 17, 163 (1992). 7. A. Carlsson, G. Karlström and B. lindman, Thermal Gelation of Nonionic Cellulose Ethers and Ionic Surfactants in Water, Coll. Surf. 47, (1990). 8. A. Carlsson, G. Karlström and B. lindman, Thermal Gelation of Nonionic Cellulose Ethers and Ionic Surfactants in Water, Coll. Surf. 47, (1990). 9. P. Alexandridis and T. A. Hatton, Poly(ethyleneoxide)-poly(propyleneoxide)- poly(ethyleneoxide) block copolymer surfactants in aqueous solutions and at interfaces: thermodynamics, structure, dynamics and modeling, Coll. Surf, A. 96, 1-46 (1995). 10. D. Hourdet, F. L Alloret, and R. Audebert, Polymer 38, 2535 (1997). 11. D. Hourdet, F. L Alloret, A. Durand, F. Lafuma, R. Audebert and J.-P. Cotton, Small-Angle Neutron Scattering Study of Microphase Separation in Thermoassociative Copolymers Macromolecules 31, (1998). 12. L. Bromberg Scaling of Rheological Properties of Hydrogels from Associating polymers, Macromolecules 31, (1998). 13. F. L Alloret U.S. Patent US , A. Gutovska, B. Jeong and M. Jasionowski, Injectable Gels for Tissue Engineering Anat. Rec. 263, (2001). 15. N. Bhattarai, H. R. Ramay, J. Gunn, F. A. Matsen and M. Zhang, PEGgrafted chitosan as an injectable thermosensitive hydrogel for sustained protein release J. Contr. Release 103, (2005). 16. G. Bokias, Y. Mylonas, G. Staikos, G. G. Bumbu and C. Vasile, Macromolecules 34, 4958 (2001) 17. T. Aubry, F. Bossard, G. Staikos and G. Bokias, J. Rheol. 47, 577 (2003). 18. C. Creuzet, R. Auzély-Velty, M. Rinaudo, L Actualité Chim. 294, 34 (2006). 19. C. Karakasyan, S. Lack, F. Brunel, P. Maingault and D. Hourdet, Biomacromolecules, 9, (2008). 20. K. Melzoch, M. Rychtera, V. Habova, J. Biotech. 32, 59 (1994). 21. A. Matralis, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos, Macromol. Chem. Phys. 207, (2006). 22. Y. Mylonas, G. Staikos, P. Lianos, Langmuir 15, (1999). 23. Μ. Η. Κιm, J.-C. Kim, H. Y. Lee, J. D. Kim, J. H. Yang, Coll. Surf. B: Biointerfaces 46, (2005). 9

10 Ε. ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Το έργο προβλέπεται να πραγματοποιηθεί σε πέντε στάδια, ως εξής: Πρώτο στάδιο. Α) 1/10/ /9/2011. Σύνθεση και χαρακτηρισμός συμπολυμερών του αλγινικού νατρίου (NaAl) εμβολιασμένων με αλυσίδες πολυ(νισοπροπυλακρυλαμιδίου) (PNIPAM), NaAl-g-PNIPAM. Μελέτη της αντιδράσεως εμβολιασμού του NaAl με PNIPAM, διερεύνηση της επίδρασης του ph στην απόδοση της αντιδράσεως εμβολιασμού. Σύνθεση προϊόντων διαφόρων βαθμών εμβολιασμού (κατά βάρος περιεκτικότητας των εμβολιασμένων συμπολυμερών σε PNIPAM), αλλά και διαφορετικού μέσου σε αριθμό μοριακού βάρους, M n, πλευρικές αλυσίδες PNIPAM (M n = ). Β) 1/4/ /3/2012. Μελέτη της ρεολογικής συμπεριφοράς ημιαραιών υδατικών διαλυμάτων των εμβολισμένων συμπολυμερών, NaAl-g-PNIPAM, συναρτήσει της θερμοκρασίας. Συσχέτιση με τα αποτελέσματα φασματοσκοπικής μελέτης φθορισμού πυρενίου, συναρτήσει της θερμοκρασίας,προκειμένου να προσδιορισθεί ο ρόλος του μικροφασικού διαχωρισμού του PNIPAM στην ρεολογική συμπεριφορά, σε συνδυασμό με τη συγκέντρωση. Προσδιορισμός της κρίσιμης θερμοκρασίας και της κρίσιμης συγκέντρωσης για την εμφάνιση θερμοπαχυντικής (thermothickening) συμπεριφοράς. Διερεύνηση της επίδρασης του βαθμού εμβολιασμού (της κατά βάρος περιεκτικότητας των εμβολιασμένων συμπολυμερών σε PNIPAM), αλλά και του μοριακού βάρους των πλευρικών αλυσίδων PNIPAM. Δεύτερο στάδιο. Α) 1/10/ /3/2012. Μελέτη της συμπεριφοράς των εμβολιασμένων συμπολυμερών σε αραιά διαλύματα. Διερεύνηση σχηματισμού νανοσωματιδίων αποκρίσιμων στη θερμοκρασία (thermoresponsive nanoparticles). Β) 1/1/ /9/2013. Μελέτη των αλληλεπιδράσεών τους με ιόντα ασβεστίου, Ca 2+. Σχηματισμός κολλοειδών νανοσωματιδίων. Μελέτη της συμπεριφοράς σε αραιά και ημιαραιά διαλύματα. Εξέταση της επίδρασης της θερμοκρασίας. Διερεύνηση του ρόλου του βαθμού εμβολιασμού και του μήκους των πλευρικών αλυσίδων. Τρίτο στάδιο. 1/6/ /12/2012. Mελέτη των αλληλεπιδράσεων PDADMAC σε αραιά διαλύματα. Σχηματισμός κολλοειδών σωματιδίων ευαίσθητων στη θερμοκρασία. Μελέτη των αλληλεπιδράσεων με PNIPAM. Τέταρτο στάδιο. 1/10/2012 1/4/2013. Μελέτες απελευθέρωσης του κυανού της δεξτράνης και της βανιλλίνης από πηκτώματα εμβολιασμένων συμπολυμερών NaAl-g-PNIPAM με ιόντα Ca 2+. Πέμπτο στάδιο. 1/1/ /9/2013. Πραγματοποίηση τυχόν αναγκαίων συμπληρωματικών πειραμάτων και δοκιμών. Συγγραφή της διδακτορικής διατριβής από την μεταπτυχιακή φοιτήτρια Oana- Nikoleta Ciocoiu. Συγγραφή δημοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά με κριτές. 10

11 ΣΤ. ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Υποτροφία μεταπτυχιακού φοιτητή, για τρία χρόνια: ευρώ Αναλώσιμα: ευρώ Συμμετοχή σε διεθνή συνέδρια, στην Ελλάδα και στο εξωτερικό: ευρώ. Ζ. ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΚΑΙ ΑΠΑΣΧΟΛΗΣΗ ΚΑΘΕ ΜΕΛΟΥΣ (Επισυνάπτονται πλήρη βιογραφικά) 1. Γεώργιος Στάικος, καθηγητής, Επιστημονικός υπεύθυνος 2. Nicoleta - Oana Ciocoiu, Μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Διατμηματικού Προγράμματος των Πολυμερών Η. ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΤΕΛΕΥΤΑΙΑΣ ΤΡΙΕΤΙΑΣ «Εμβολιασμός αλγινικού νατρίου με αλυσίδες πολυ(ν-ισοπροπυλακρυλαμιδίου). Aξιοποίηση των προϊόντων στην ελεγχόμενη αποδέσμευση φαρμάκων». EIXHMΥΘ, 1/7/ /12/2008. Συνολικός Προϋπολογισμός, 2400 Ευρώ. 11

12 Π Ρ Ο Υ Π Ο Λ Ο Γ Ι Σ Μ Ο Σ Π Ρ Ο Υ Π Ο Λ Ο Γ Ι Σ Μ Ο Σ Δ Α Π Α Ν Ω Ν Δ Α Π Α Ν Ω Ν 1. ΥΠΟΤΡΟΦΙΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΙ ΦΟΙΤΗΤΕΣ (82 %) ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΜΗΝΕΣ ΜΕΣΗ ΜΗΝΙΑΙΑ ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΔΑΠΑΝΗ ΑΠΑΣΧΟΛΗΣΗΣ ΑΜΟΙΒΗ Nicoleta-Oana Ciocoiu ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΟΣΟ Χημικά αντιδραστήρια και ουσίες 820 Αναλώσιμα συσκευών και οργάνων Σύνολο ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΙΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΟΣΟ Συμμετοχή σε διεθνή συνέδρια του εξωτερικού Συμμετοχή σε διεθνή συνέδρια του εσωτερικού Σύνολο ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΔΑΠΑΝΗ ΕΡΓΟΥ

13 Βιογραφικό Επιστημονικού Υπευθύνου Προσωπικά στοιχεία Επώνυμο Όνομα Θέση στο Ίδρυμα Τμήμα Στάικος Γεώργιος Καθηγητής Χημικών μηχανικών Τηλέφωνο επικοινωνίας Έτος Ίδρυμα Τίτλος (πτυχίο, διδακτορικό) 1973 Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Πτυχίο Χημείας 1983 Πανεπιστήμιο Πέτρου και Μαρίας Κιουρί DEA στη φυσικοχημεία των μακρομορίων 1985 Πανεπιστήμιο Πατρών Διδακτορικό από το Τμήμα Χημικών Μηχαικών Κύρια ερευνητική δραστηριότητα Διαλύματα πολυμερών. Yδατοδιαλυτά πολυμερή - Διαπολυμερή σύμπλοκα δεσμών υδρογόνου. Σύνθεση εμβολιασμένων συμπολυμερών - Διαλυτά διαπολυμερή σύμπλοκα δεσμών υδρογόνου και διαλυτά σύμπλοκα αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών, με χρήση κατάλληλα εμβολιασμένων συμπολυμερών. Διαλυτά σύμπλοκα πρωτεϊνών και εμβολιασμένων συμπολυμερών, σχηματισμός κολλοειδών νανοσωματιδίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα μεταφοράς και χορήγησης φαρμάκων. Θερμοαποκρίσιμα συστήματα. Επιστημονικές εργασίες τα τελευταία 7 χρόνια (σε διεθνή περιοδικά με κριτές) 1. C. Vasile, C. Marinescu, R. Vornicu and G. Staikos "Enzymatic degradation of thermoresponsive poly(n-isopropylacrylamide) grafted to carboxymethylcellulose copolymers" J. Appl. Polym. Sci. 87, (2003). 2. M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos "Soluble hydrogen-bonding interpolymer complexes and ph-controlled thickening phenomena in water" Macromolecules 36, (2003). 3. T. Aubry, F. Bossard, G. Staikos and G. Bokias Rheological study of semidilute aqueous solutions of a thermoassociative copolymer J. Rheol. 47, 577 (2003). 4. C. Vasile, G.G. Bumbu, Y. Mylonas, I. Cojocaru and G. Staikos "Hydrogen bonding interaction of an alternating maleic acid-vinylacetate copolymer with poly(ethylene glycol), polyacrylamide and poly(n-isopropylacrylamide): A comparative study" Polym. Int. 52, (2003). 5. M. Sotiropoulou, C. Cincu, G. Bokias and G. Staikos Water-soluble polyelectrolyte complexes formed by poly(diallyldimethylammonium chloride) and poly(acrylic acidco-2-acrylamido-2-methylpropane sulphonic acid)-graft-polydimethylacrylamide copolymers Polymer 45, (2004). 6. C. Vasile, G.G. Bumbu, R.P. Dumitriou and G. Staikos Comparative study of the behavior of carboxymethylcellulose-g-poly(n-isopropylacrylamide) copolymers and their equivalent physical blends Eur. Polym. J. 40, (2004). 13

14 7. N. Chourdakis, G. Bokias and G. Staikos Poly(N-isopropylacrylamide) grafted to a strongly charged backbone: Thermoresponsive behavior in aqueous solution J. Appl. Polym. Sci. 92, (2004). 8. C. Vasile, G.-G. Bumbu, I. Mylonas, G. Bokias and G. Staikos Thermoresponsive behaviour in aqueous solution of poly(maleic acid-alt-vinylacetate) grafted with poly(n-isopropylacrylamide) Polym. Int. 53, (2004). 9. F. Bossard, M. Sotiropoulou and G. Staikos Thickening effect in soluble hydrogenbonding interpolymer complexes. Influence of ph and molecular parameters J. Rheol. 48, (2004). 10. M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Complexes through Coulombic Interactions between Bovine Serum Albumin and Anionic Polyelectrolytes Grafted with Hydrophilic Nonionic Side Chains Biomacromolecules 2005, 6, G.-G. Bumbu, C. Vasile, G. C. Chitanu and G. Staikos Interpolymer Complexes between Hydroxypropylcellulose and Copolymers of Maleic Acid: A Comparative Study Macromol. Chem. Phys. 2005, 206, M. Sotiropoulou, J. Oberdisse and G. Staikos Hydrogen-bonding Interpolymer Complexes in Water: A Small-Angle Neutron Scattering Study Macromolecules 2006, 39, A. Matralis, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Stoichiometric Polyelectrolyte Complexes Based on Cationic Comb-Type Copolymers Macromol. Chem. Phys. 2006, 207, P. Ivopoulos, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Hydrogen- Bonding Interpolymer Complex Formation between Poly(ethyleneglycol) and Poly(acrylic acid) Grafted with Poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) Langmuir 2006, 22, E. Serefoglou, J. Oberdisse and G. Staikos Characterization of the Soluble Nanoparticles Formed through Coulombic Interaction of Bovine Serum Albumin with Anionic Graft Copolymers at Low ph Biomacromolecules 2007, 8, M. Sotiropoulou, F. Bossard, E. Balnois, J. Oberdisse and G. Staikos Characterization of the Core-Shell Nanoparticles Formed as Soluble Hydrogenbonding Interpolymer Complexes at Low ph Langmuir 23, (2007). 18. G. G. Bumbu, C. Vasile and G. Staikos Carboxymethyl cellulose grafted poly(nisopropylacrylamide) II. Influence of temperature and ph on the solution behaviour Cell. Chem. Technology 41, (2007). 19. C. Zaharia, T. Zecheru, M. F. Moreau, F. Pascaretti-Grizon, G. Mabilleau, B. Marculescu, R. Filmon, C. Cincu, G. Staikos, D. Chappard Chemical structure of methylmethacrylate-2-[2-3, 5 -triiodobenzoyl]oxoethyl methacrylate copolymer, radio-opacity, in vitro and in vivo biocompatibility Acta Biomaterialia 4, (2008). 20. G. Staikos and A. Dondos Study of the sodium dodecyl sulphate-protein complexes: evidence of their wormlike conformation by treating them as random coil polymers Coll. Polym. Sci. 287, (2009). Επιστημονικές εργασίες στο αντικείμενο της πρότασης τα τελευταία 10 χρόνια (σε διεθνή περιοδικά με κριτές, συμπεριλαμβανομένων σχετικών επίσης διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, βιβλίων, βραβείων, κ.ά.) 1. G. Bokias, Y. Mylonas, G. Staikos, G.G. Bumbu and C. Vasile "Synthesis and aqueous solution properties of novel thermoresponsive graft copolymers based on a carboxymethylcellulose backbone" Macromolecules 34, , (2001). 2. C. Vasile, C. Marinescu, R. Vornicu and G. Staikos "Enzymatic degradation of thermoresponsive poly(n-isopropylacrylamide) grafted to carboxymethylcellulose copolymers" J. Appl. Polym. Sci. 87, (2003). 3. T. Aubry, F. Bossard, G. Staikos and G. Bokias Rheological study of semidilute aqueous solutions of a thermoassociative copolymer J. Rheol. 47, 577 (2003). 14

15 4. N. Chourdakis, G. Bokias and G. Staikos Poly(N-isopropylacrylamide) grafted to a strongly charged backbone: Thermoresponsive behavior in aqueous solution J. Appl. Polym. Sci. 92, (2004). 5. C. Vasile, G.G. Bumbu, R.P. Dumitriou and G. Staikos Comparative study of the behavior of carboxymethylcellulose-g-poly(n-isopropylacrylamide) copolymers and their equivalent physical blends Eur. Polym. J. 40, (2004). 6. C. Vasile, G.-G. Bumbu, I. Mylonas, G. Bokias and G. Staikos Thermoresponsive behaviour in aqueous solution of poly(maleic acid-alt-vinylacetate) grafted with poly(n-isopropylacrylamide) Polym. Int. 53, (2004). 7. A. Matralis, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Stoichiometric Polyelectrolyte Complexes Based on Cationic Comb-Type Copolymers Macromol. Chem. Phys. 207, (2006). 9. G. G. Bumbu, C. Vasile and G. Staikos Carboxymethyl cellulose grafted poly(nisopropylacrylamide) II. Influence of temperature and ph on the solution behaviour Cell. Chem. Technology 41, (2007). Αριθμός ετεροαναφορών: 820 Σημαντικές διεθνείς συνεργασίες: Thierry Aubry (Γαλλία, Ρεολογία), Vitaliy Khutorianskiy (Ηνωμένο Βασίλειο, Φαρμακευτικές εφαρμογές υδατοδιαλυτών πολυμερών). Συνολικός αριθμός δημοσιεύσεων σε περιοδικά: 57 15

16 BIOΓPAΦIKO ΣHMEIΩMA του ΓEΩPΓIOY Δ. ΣTAΪKOY Πάτρα, Απρίλιος 2010 ΠΡΟΣΩΠΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 16

17 Επώνυμο: Στάϊκος Όνομα : Γεώργιος Όνομα πατρός : Δημήτριος Έτος γεννήσεως: 11 Iουνίου 1950 Τόπος γεννήσεως: Σελιανίτικα Aιγιαλείας Οικογενειακή κατάσταση: Eγγαμος (1976) με έναν γυιό, τον Δημήτρη (1979). Στρατολογική κατάσταση: Εκπληρωμένες στρατιωτικές υποχρεώσεις (Σώμα Υλικού Πολέμου), 5/ /1975. Διεύθυνση κατοικίας: Μελανίππου 55, Πάτρα. Τηλ.: Διεύθυνση εργασίας: Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, Πάτρα. Τηλ.: Fax: staikos@chemeng.upatras.gr Παρούσα επαγγελματική Καθηγητής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του κατάσταση: Πανεπιστημίου Πατρών. ΣΠOYΔEΣ - Πανεπιστήμιο Aθηνών, Tμήμα Xημείας, Oκτώβριος Φεβρουάριος Δίπλωμα Xημικού, Mάρτιος Πανεπιστήμιο Πέτρου και Mαρίας Kιουρί - Παρίσι 6, DEA στη Φυσικοχημεία των Mακρομορίων, Οκτώβιος Πανεπιστήμιο Πατρών, Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Διδακτορική διατριβή, Απρίλιος EΠAΓΓEΛMATIKH ΣΤΑΔΙΟΔΡΟΜΙΑ 1. Aπό έως στην βιομηχανία (XANΔPHΣ KAΛΩΔIA και BP EΛΛAΔOΣ). 2. Aπό έως , βοηθός Ερευνητής, από έως Επιστημονικός Συνεργάτης, από έως Λέκτορας, από έως Eπίκουρος Kαθηγητής, από έως Aναπληρωτής Kαθηγητής και από μέχρι σήμερα Kαθηγητής στο Tμήμα Xημικών Mηχανικών του Παν/μίου Πατρών. ΔIATPIBEΣ 1.Interactions entre les polymeres hydrosolubles et les tensio-actifs. Phenomenes interactionnels dans le cas du systeme HEC/NP30/H2O. DEA de Physico-Chimie Macromoleculaire, Université P. et M. Curie, Mελέτη των πολυμερών ευρισκομένων εν διαλύσει εντός δύο μερικώς αναμιγνυομένων υγρών. Θολομετρικά και ιξωδομετρικά αποτελέσματα. Διδακτορική διατριβή, Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών,

18 EPEYNHTIKA ENΔIAΦEPONTA Διαλύματα πολυμερών - Ιξωδομετρία - Διαστάσεις της μακρομοριακής αλυσίδας άκαμπτων πολυμερών. Yδατοδιαλυτά πολυμερή - Διαπολυμερή σύμπλοκα δεσμών υδρογόνου - Aλληλεπιδράσεις υδατοδιαλυτών πολυμερών με επιφανειοδραστικές ουσίες - Χημική τροποποίηση πολυσακχαριτών - Σύνθεση εμβολιασμένων συμπολυμερών - Συστήματα ευαίσθητα σε εξωτερικούς ερεθισμούς, όπως το ph ή η θερμοκρασία Διαλυτά διαπολυμερή σύμπλοκα δεσμών υδρογόνου και διαλυτά σύμπλοκα αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών, με χρήση κατάλληλα εμβολιασμένων συμπολυμερών, διαλυτά σύμπλοκα πρωτεϊνών και εμβολιασμένων συμπολυμερών, σχηματισμός κολλοειδών νανοσωματιδίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα μεταφοράς και χορήγησης φαρμάκων. EPEYNHTIKA ΠPOΓPAMMATA - Eρευνητικό πρόγραμμα στα πλαίσια της Eλληνογαλλικής συνεργασίας με τίτλο Πολυμερή υλικά παχυντικά υδατικών μέσων μέχρι (Υπεύθυνος Ελληνικής πλευράς) - Eυρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα, στα πλαίσια της Kινητικότητας του Aνθρώπινου Δυναμικού με τη μορφή του Δικτύου, με τίτλο Water - soluble Polymers. Association, segregation and organisation in solutions and at interfaces. Aριθμός συμβολαίου: ERBCHRXCT Xρηματοδότηση με ECU έως (Υπεύθυνος Ελληνικής πλευράς) - Eρευνητικό προγράμμα ΠENEΔ 1995 με τίτλο Mελέτη συστημάτων υδατοδιαλυτών πολυμερών και επιφανειοδραστικών ουσιών με A/ A 1442/ , έως Xρηματοδότηση με δρχ. (Επιστημονικός υπεύθυνος). - Ερευνητικό πρόγραμμα ΠΕΝΕΔ 1999 με τίτλο «Νέα υλικά με βάση υδατοδιαλυτά πολυμερή ως φορείς βιολογικά ενεργών ουσιών», ΠΕΝΕΔ 99ΕΔ 98, έως Χρηματοδότηση με δρχ. (Συμμετοχή Κύριος ερευνητής). - Eρευνητικό πρόγραμμα EIXHMYΘ με τίτλο Σύνθεση συσταδικών συμπολυμερών. Σχηματισμός με ασθενή πολυοξέα, μέσω δεσμών υδρογόνου, διαπολυμερών συμπλόκων διαλυτών σε συνθήκες χαμηλού ph. Μελέτη της ρεολογικής συμπεριφοράς σε αραιά και ημιαραιά διαλύματα. Eτήσιο πρόγραμμα, έως Προϋπολογισμός: (Επιστημονικός υπεύθυνος) - Ηράκλειτος: Υποτροφίες Έρευνας στο Πανεπιστήμιο Πατρών, «Σύνθεση κατά συστάδες υδατοδιαλυτών πολυμερών. Σχηματισμός διαλυτών διαπολυμερών συμπλόκων με ασθενή πολυοξέα και ισχυρούς πολυηλεκτρολύτες» έως Προϋπολογισμός: Ευρώ. (Επιστημονικός υπεύθυνος) - Eρευνητικό πρόγραμμα EIXHMYΘ με τίτλο Εμβολιασμός αλγινικού νατρίου με αλυσίδες πολυ(ν-ισοπροπυλακρυλαμιδίου). Αξιοποίηση των προϊόντων στην ελεγχόμενη 18

19 αποδέσμευση φαρμάκων έως Προϋπολογισμός: (Επιστημονικός υπεύθυνος) ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ - Διευθυντής του Τομέα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, Πρόεδρος της Επιτροπής Φοιτητικών Υποτροφιών. - Πρόεδρος του Τμήματος Χημικών Μηχανικών, ΔIΔAKTIKH ΠEIPA Προπτυχιακά μαθήματα: - Aνόργανη Xημεία, Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, 1 ο εξάμηνο , και (3 εξάμηνα). - Aναλυτική Xημεία, Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, 2 ο εξάμηνο , , , , , , και 1 ο εξάμηνο , , , , , , , , , , , , , , , , (24 εξάμηνα). - Eργαστήριο Aναλυτικής Xημείας, Tμήμα Xημικών Mηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, 3 ο εξάμηνο, , , , και 2 ο εξάμηνο , , , , , , , , , , , , , , , , , (22 εξάμηνα). - Χημεία και Φυσικοχημεία Πολυμερών, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, μάθημα κατεύθυνσης, 9 ο εξάμηνο, , , , , , , (7 εξάμηνα). - Νανοδομημένα Πολυμερή, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, μάθημα κατεύθυνσης, 9 ο εξάμηνο, (1 εξάμηνο) Μεταπτυχιακά μαθήματα: - Προηγμένα πολυμερικά υλικά για τεχνολογικές εφαρμογές (Υδατοδιαλυτά πολυμερή), Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Επιστήμη και Τεχνολογία των Πολυμερών», Πανεπιστήμιο Πατρών, , , , , , , , , , (10 εξάμηνα). - Χαρακτηρισμός Πολυμερών, Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Επιστήμη και Τεχνολογία των Πολυμερών», Πανεπιστήμιο Πατρών, , , , , , , , , (9 εξάμηνα). - Πολυμερή, Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρων: , , , (4 εξάμηνα). «Υδατοδιαλυτά Πολυμερή», 75 σελιδες. «Χαρακτηρισμός Πολυμερών», 48 σελιδες ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 19

20 «Εργασηριακές Ασκήσεις Ποιοτικής Αναλύσεως», 21 σελίδες (με τη συνεργασία της κ Μ. Τσάμη). ΕΠΙΒΛΕΨΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Έχουν πραγματοποιηθεί υπό την επίβλεψή μου δέκα (10) περίπου διπλωματικές εργασίες. EΠΙΒΛΕΨΗ ΔΙΑΤΡΙΒΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ 6. Ciocoiu Oana-Nicoleta «Εμβολιασμός αλγινικού νατρίου με αλυσίδες πολυ(ν-ισοπροπυλακρυλαμιδίου). Μελέτη της εμφανιζόμενης θερμοαποκρίσιμης συμπεριφοράς», Λιβανός Μάριος «Μελέτη του σχηματισμού διαλυτών συμπλόκων μεταξύ εμβολιασμένων με ουδέτερες αλυσίδες κατιοντικών συμπολυμερών και αρνητικά φορτισμένων βιοπολυμερών (DNA, πρωτεϊνες) ή και ανόργανων σωματιδίων (λαπονίτης) υπό μορφή νανοσωματιδίων», εν εξελίξει. 4. Σερέφογλου Ευαγγελία «Αλληλεπιδράσεις της αλβουμίνης ορού βοοειδούς με ανιοντικούς πολυηλεκτρολύτες εμβολιασμένους με ουδέτερες υδρόφιλες αλυσίδες. Σχηματισμός διαλυτών συμπλόκων υπό μορφή νανοσωματιδίων», Ιβόπουλος Παναγιώτης «Εμβολιασμός πολυακρυλικού νατρίου με πολύ(2-ακρυλαμιδο-2-μεθυλο-1- προπανοσουλφονικό νάτριο). Μελέτη του σχηματισμού διαπολυμερών συμπλόκων δεσμών υδρογόνου, διαλυτών σε χαμηλό ph, μεταξύ των εμβολιασμένων συμπολυμερών και μη ιοντικών πολυβάσεων», Ματραλής Αλέξιος «Σύνθεση εμβολιασμένων κατιοντικών συμπολυμερών χλωριούχου πολυ(ακρυλαμιδο-co- 3-μεθακρυλαμιδοπροπυλτριμεθυλαμμωνίου)-graft-πολυακρυλαμιδίου και μελέτη του σχηματισμού με πολυ(ακρυλικό νάτριο) διαλυτών συμπλόκων πολυηλεκτρολυτών», Σωτηροπούλου Μαρία «Εμβολιασμός πολυακρυλαμιδίου και πολύ(ν,ν-διμεθυλακρυλαμιδίου) σε συμπολυμερή ακρυλικού νατρίου και 2-ακρυλαμιδο-2-μεθυλοπροπανοσοθλφονικού νατρίου. Μελέτη των αλληλεπιδράσεων των προϊόντων με πολυακρυλικό οξύ», Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Πολυμερών, EΠΙΒΛΕΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΩΝ ΔΙΑΤΡΙΒΩΝ 4. Σωτηροπούλου Μαρία «Σύνθεση κατά συστάδες υδατοδιαλυτών πολυμερών. Σχηματισμός διαλυτών διαπολυμερών συμπλόκων με ασθενή πολυοξέα και ισχυρούς πολυηλεκτρολύτες» Kαραγιάννη Kατερίνα 20

21 Διαπολυμερή σύμπλοκα με δεσμούς υδρογόνου του πολύ(ακρυλικού οξέος) με το πολυακρυλαμίδιο, το πολύ(ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) και τον πολύβινυλομεθυλαιθέρα, Mυλωνάς Ιωάννης Mελέτη συστημάτων υδατοδιαλυτών πολυμερών και επιφανειοδραστικών ουσιών, Mπόκιας Γεώργιος "Συμπλοκοποίηση πολυμερών μέσω δεσμών υδρογόνου: αλληλεπιδράσεις μεταξύ του πολυακρυλικού οξέος ή συμπολυμερών του ακρυλικού οξέος και μη ιοντικών πολυβάσεων", ΔHMOΣIEYΣEIΣ ΣE EΠIΣTHMONIKA ΠEPIOΔIKA ME KPITEΣ 57. G. Staikos and A. Dondos Study of the sodium dodecyl sulphate-protein complexes: evidence of their wormlike conformation by treating them as random coil polymers Coll. Polym. Sci. 287, (2009). 56. C. Zaharia, T. Zecheru, M. F. Moreau, F. Pascaretti-Grizon, G. Mabilleau, B. Marculescu, R. Filmon, C. Cincu, G. Staikos, D. Chappard Chemical structure of methylmethacrylate-2-[2-3, 5 -triiodobenzoyl]oxoethyl methacrylate copolymer, radio-opacity, in vitro and in vivo biocompatibility Acta Biomaterialia 4, (2008). 55. G. G. Bumbu, C. Vasile and G. Staikos Carboxymethyl cellulose grafted poly(nisopropylacrylamide) II. Influence of temperature and ph on the solution behaviour Cell. Chem. Technology 41, (2007). 54. M. Sotiropoulou, F. Bossard, E. Balnois, J. Oberdisse and G. Staikos Characterization of the Core-Shell Nanoparticles Formed as Soluble Hydrogenbonding Interpolymer Complexes at Low ph Langmuir 23, (2007). 53. E. Serefoglou, J. Oberdisse and G. Staikos Characterization of the Soluble Nanoparticles Formed through Coulombic Interaction of Bovine Serum Albumin with Anionic Graft Copolymers at Low ph Biomacromolecules 8, (2007). 52. P. Ivopoulos, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Hydrogen-Bonding Interpolymer Complex Formation between Poly(ethyleneglycol) and Poly(acrylic acid) Grafted with Poly(2-acrylamido-2- methylpropanesulfonic acid) Langmuir 22, (2006). 51. A. Matralis, M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Stoichiometric Polyelectrolyte Complexes Based on Cationic Comb-Type Copolymers Macromol. Chem. Phys. 207, (2006). 50. Y. Mylonas, G. Bokias, I. Iliopoulos and G. Staikos Interpolymer association between hydrophobically modified poly(sodium acrylate) and poly(nisopropylacrylamide) in water: The role of hydrophobic interactions and polymer structure Eur. Polym. J. 42, (2006). 49. M. Sotiropoulou, J. Oberdisse and G. Staikos Soluble Hydrogen-Bonding Interpolymer Complexes in Water: A Small-Angle Neutron Scattering Study Macromolecules 39, (2006). 48. M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos Water-Soluble Complexes through Coulombic Interactions between Bovine Serum Albumin and Anionic 21

22 47. G.-G. Bumbu, C. Vasile, G. C. Chitanu and G. Staikos Interpolymer Complexes between Hydroxypropylcellulose and Copolymers of Maleic Acid: A Comparative Study Macromol. Chem. Phys. 206, (2005). 46. C. Vasile, G.-G. Bumbu, I. Mylonas, G. Bokias and G. Staikos Thermoresponsive behaviour in aqueous solution of poly(maleic acid-altvinylacetate) grafted with poly(n-isopropylacrylamide) Polym. Int. 53, (2004). 45. F. Bossard, M. Sotiropoulou and G. Staikos Thickening effect in soluble hydrogen-bonding interpolymer complexes. Influence of ph and molecular parameters J. Rheol. 48, (2004). 44. C. Vasile, G.G. Bumbu, R.P. Dumitriou and G. Staikos Comparative study of the behavior of carboxymethylcellulose-g-poly(n-isopropylacrylamide) copolymers and their equivalent physical blends Eur. Polym. J. 40, (2004). 43. N. Chourdakis, G. Bokias and G. Staikos Poly(N-isopropylacrylamide) grafted to a strongly charged backbone: Thermoresponsive behavior in aqueous solution J. Appl. Polym. Sci. 92, (2004). 42. M. Sotiropoulou, C. Cincu, G. Bokias and G. Staikos Water-soluble polyelectrolyte complexes formed by poly(diallyldimethylammonium chloride) and poly(acrylic acid-co-2-acrylamido-2-methylpropane sulphonic acid)-graftpolydimethylacrylamide copolymers Polymer 45, (2004). 41. C. Vasile, G.G. Bumbu, Y. Mylonas, I. Cojocaru and G. Staikos "Hydrogen bonding interaction of an alternating maleic acid-vinylacetate copolymer with poly(ethylene glycol), polyacrylamide and poly(n-isopropylacrylamide): A comparative study" Polym. Int. 52, (2003). 40. T. Aubry, F. Bossard, G. Staikos and G. Bokias Rheological study of semidilute aqueous solutions of a thermoassociative copolymer J. Rheol. 47, 577 (2003). 39. M. Sotiropoulou, G. Bokias and G. Staikos "Soluble hydrogen-bonding interpolymer complexes and ph-controlled thickening phenomena in water" Macromolecules 36, (2003). 38. C. Vasile, C. Marinescu, R. Vornicu and G. Staikos "Enzymatic degradation of thermoresponsive poly(n-isopropylacrylamide) grafted to carboxymethylcellulose copolymers" J. Appl. Polym. Sci. 87, (2003). 37. A. Charalambopoulou, G. Bokias, G. Staikos "Template copolymerisation of N- isopropylacrylamide with a cationic monomer: Influence of the template on the solution properties of the product Polymer 43, (2002). 36. I. Vasiliadis, G. Bokias, Y. Mylonas and G. Staikos "Micellar copolymerisation of N,N-dimethylacrylamide and t-butylacrylamide" Polymer 42, (2001). 35. G. Bokias, Y. Mylonas, G. Staikos, G.G. Bumbu and C. Vasile "Synthesis and aqueous solution properties of novel thermoresponsive graft copolymers based on a carboxymethylcellulose backbone" Macromolecules 34, , (2001). 34. Y. Mylonas and G. Staikos "Study of the complexation of sodium dodecylsulfate with cationically charged acrylamide and N-isopropylacrylamide based copolymers: the role of the polymer chain hydrophobicity and of its charge 22

23 33. K. Karayanni and G. Staikos "Study of the lower critical solution temperature behaviour of poly(vinyl methyl ether) aqueous solutions in the presence of poly(acrylic acid). The role of interpolymer hydrogen bonding interaction" Eur. Polymer J. 36, (2000). 32. G. Bokias, G. Staikos and I. Iliopoulos "Solution Properties and Phase Behaviour of Copolymers of Acrylic Acid with N-isopropylacrylamide: the Importance of the Intrachain Hydrogen Bonding" Polymer 41, , (2000). 31. Y. Mylonas, G. Staikos and P. Lianos "Investigation of the poly(nisopropylacrylamide)-sodium dodecylsulfate complexation with viscosity, dialysis and time-resolved fluorescence quenching measurements" Langmuir 15, (1999). 30. Y. Mylonas, G. Staikos and M. Ullner "Chain conformation and intermolecular interaction of partially neutralized poly(acrylic acid) in dilute aqueous solutions" Polymer 40, (1999). 29. M. Ullner, G. Staikos and D.N. Theodorou "Monte Carlo simulations of a single polyelectrolyte in solution: Activity coefficients of the simple ions and application to viscosity measurements" Macromolucules 31, (1998). 28. Y. Mylonas, K. Karayanni, G. Staikos, M. Koussathana and P. Lianos "Investigation of neutral polymer-ionic surfactant interactions by fluorescence in conjunction with viscosity measurements" Langmuir 14, (1998). 27. C. Gans, J. Schnee, U. Scherf, G. Staikos, E. Pierri and A. Dondos "Viscometric determination of the statistical segment length of wormlike polymers" Polymer 39, (1998). 26. G. Bokias, D. Hourdet, I. Iliopoulos, G. Staikos and R. Audebert "Hydrophobic interactions of poly(n-isopropylacrylamide) with hydrophobically modified poly (sodium acrylate) in aqueous solution" Macromolecules 30, (1997). 25. M. Kousathana, P. Lianos and G. Staikos "Investigation of hydrophobic interactions in dilute aqueous solutions of hydrogen-bonding interpolymer complexes by steady-state and time-resolved fluorescence measurements" Macromolecules 30, (1997). 24. G. Staikos, K. Karayanni and Y. Mylonas "Complexation of poly(acrylamide) and poly(n-isopropylacrylamide) with poly(acrylic acid). The temperature effect" Macromol. Chem. Phys. 198, (1997). 23. G. Staikos, G. Bokias and K. Karayanni "Interpolymer complexes of poly(acrylamide) and poly (N-isopropylacrylamide) with poly(acrylic acid). A comparative study" Polym. Int. 41, (1996). 22. G. Staikos "Viscometric study of the coil-globule transition of poly (Nisopropylacrylamide) in solutions of surfactant" Macromol. Rapid Commun. 16, (1995). 21. A. Dondos and G. Staikos "A new approach to the determination of the statistical segment length of wormlike polymers " Colloid Polym. Sci. 273, (1995). 20. G. Bokias and G. Staikos "A quantitative description of the viscοmetric behavior of partially neutralized poly(acrylic acid) in aqueous solutions studied by the 23

24 19. G. Bokias, G. Staikos, I. Iliopoulos and R. Audebert "Interpolymer association between acrylic acid copolymers and poly(ethylene glycol): Effects of the copolymer nature" Macromolecules 27, (1994). 18. G. Staikos and G. Bokias "The intrinsic viscosity of poly(acrylic acid) and partially neutralized poly(acrylic acid) by isoionic dilution" Polym. Int. 31, (1993). 17. G. Staikos, G. Bokias and C. Tsitsilianis "The viscometric methods in the investigation of polyacide - polybase interpolymer complexes" J. Appl. Polym. Sci. 48, (1993). 16. C. Tsitsilianis, G. Staikos, A. Dondos, P. Lutz and P. Rempp "Influence of annealing and casting solvent on the morphology of poly (ethylene oxide)-bpolystyrene-b-poly(ethylene oxide) triblock copolymer. Compatibility effects" Polymer 33, (1992). 15. P. Lianos, S. Modes, G. Staikos and W. Brown "Interaction of poly(oxyethylene glycol) with cyclohexane - pentanol - solium dodecyl sulfate water-in-oil microemulsions" Langmuir 8, (1992). 14. C. Tsitsilianis and G. Staikos "Phase behavior in PS-b-PMMA block copolymer by enthalpy relaxation" Macromolecules 25, (1992). [AA: 14] 13. G. Staikos and G. Bokias "Interpolymer association between poly(acrylic acid) and vinyl alcohol - vinyl acetate copolymers in dilute aqueous solutions" Makromol. Chem. 192, (1991). 12. G. Staikos and C. Tsitsilianis "Viscometric investigation of the poly(acrylic acid)- polyacrylamide interpolymer association" J. Appl. Polym. Sci. 42, (1991). 11. C. Tsitsilianis, G. Staikos, A. Dondos, P. Lutz, P. Rempp and H. Benoit "Conformational transition of block copolymers in dilute solution and their phase morphology in solid state" Makromol. Chem. 191, (1990). 10. A. Dondos, C. Tsitsilianis and G. Staikos "Viscometric study of aggregation phenomena in polymer dilute solutions and determination of the critical concentration c**" Polymer 30, (1989). 9. G. Staikos, P. Antonopoulou and E. Christou "A new viscometric approach to the interpolymer complexes" Polym. Bull. 21, (1989). 8. C. Tsitsilianis and G. Staikos "Viscometric determination of the molecular weight of polymers in the low molecular weight region" J. Appl. Polym. Sci. 33, (1987). 7. G. Staikos and A. Dondos "Correction of the reduced viscosity of a polymer near the critical point of a partially miscible binary liquid mixture" Phys. Rev. A, Rapid Connunications 33, (1986). 6. G. Staikos and A. Dondos "Determination of the molecular weight of polymers using scaling phenomena in critical systems" Polym. Bull. 14, (1985). 5. G. Staikos and A. Dondos "Study on polymer solutions in solvent mixtures in the vicinity of the critical point of the solvents: 4. Saturation phenomena" Polymer 26, (1985). 24