Browsing by Author "Kogermann, Karin, juhendaja"

Now showing 1 - 7 of 7

3D printing in pharmaceutics: a new avenue for fabricating therapeutic drug delivery systems
(2022-02-10) Viidik, Laura; Laidmäe, Ivo, juhendaja; Kogermann, Karin, juhendaja; Heinämäki, Jyrki, juhendaja; Tartu Ülikool. Meditsiiniteaduste valdkond
Personaal- ehk täppismeditsiini abil soovitakse haiguseid ennetada, diagnoosida ja ravida viisil, mis saavutaks parima tulemuse konkreetsel patsiendigrupil. Mitmekülgsete teadmiste kasutamine sobivaima raviaine, annuse ja ravimvormi valimisel aitab kaasa oodatud ravitulemuse saavutamisele. Neid teadmisi aitab rakendada kolmemõõtmeline (3D) printimine. Tegu on meetodiga, kus arvuti abil disainitud mudel ehitatakse kiht kihi haaval soovitud objektiks. Sõltuvalt kihi lisamise viisist jaguneb 3D printimine erinevateks meetoditeks. Meetodi valik aga omakorda võib seada materjalide valikule lisatingimusi. 3D printimine sai alguse 1980ndatel ning on viimastel aastatel jõudnud ka meditsiinivaldkonda. Kirjandusest leiab põhjalikke ülevaateid selle kasutamisest nt kardioloogias, hambaravis, plastilises kirurgias, bioprintimisel. Ravimitööstuses nähakse 3D printimises võimalikku abimeest personaliseeritud ravimite tootmisel. Aastal 2015 sai müügiloa esimene 3D prinditud ravim Spritam®. Doktoritöös kasutati mikroekstrusioonil ning sulatatud sadestusega modelleerimisel põhinevaid printimistehnoloogiaid. Mõlema meetodi jaoks disainiti sobilik ravi- ja abiainete kombinatsioon. Sobivateks kandurpolümeerideks osutusid polüetüleenoksiid ja polükaprolaktoon, raviaineteks indometatsiin ja teofülliin. Sarnaselt klassikalisele ravimiarendusele vajab ka uudsete tehnoloogiate kasutuselevõtt põhjalikku eeltööd, et õppida tundma kasutatavate materjalide omadusi ning võimalikke protsessi ajal toimuvaid muutuseid. Seetõttu uuritigi doktoritöös nii materjalide printimiseelseid omadusi, näiteks viskoossus, füüsikalised omadused, sobivus filamentide tootmiseks jt kui ka saadud ravimkandursüsteemi printimisjärgseid omadusi nagu raviaine vabanemine, reageerimine kuumutamisele ja kiiritamisele. Lisaks töötati välja uudne meetod pooltahkete materjalide 3D-prinditavuse hindamiseks. Töö tulemused kinnitavad, et 3D printimine on farmaatsiateaduse jaoks paljulubav abimees tulevikuravimite arendamisel.
Design and characterization of antibacterial electrospun drug delivery systems for wound infections
(2022-01-17) Preem, Liis; Kogermann, Karin, juhendaja; Meos, Andres, juhendaja; Tenson, Tanel, juhendaja; Tartu Ülikool. Meditsiiniteaduste valdkond
Halvasti paranevad haavad on kaasaegses ühiskonnas kiiresti kasvav sotsiaalmajanduslik probleem. Haavapatoloogiate kujunemises mängivad rolli mitmed faktorid, kuid järjest suuremat tähtsust selles omistatakse biofilmile ja mikrobioloogilise tasakaalu häirumisele haavakeskkonnas. Kaasaegsed haavakatted, kuhu on võimalik viia antimikroobseid raviaineid (RA) ning kontrollida nende vabanemiskineetikat, saavutamaks lokaalseid kliiniliselt olulisi RA kontsentratsioone pikema aja vältel, võivad oluliselt parandada ravikvaliteeti. Elektrospinnimine (ES) on lihtne ja paindlik meetod polümeersete nano- ja mikrofiibermaatriksite valmistamiseks, võimaldades lisada erinevaid RA-sid ning kontrollida nende vabanemist. Lisaks on fiibermaatriksitel mitmeid struktuurseid omadusi, mis teevad neist perspektiivikad haavakattematerjalid. Siiski on endiselt palju teadmata erinevate disainiaspektide mõjust ES-tud fiibermaatriksite funktsionaalsusele ja kvaliteedile. Käesolevas töös valmistati ES teel erinevate omadustega nano- ja mikrofiibermaatrikseid, kasutades erinevaid kandjapolümeere ja antibakteriaalseid RA-sid. ES mõjutas RA tahket vormi ning polümeeride kristallilisust, samuti kutsus esile interaktsioone erinevate maatriksi komponentide vahel. Erinevad fiibermaatriksid vabastasid RA-d erinevalt, kusjuures üheks olulisemaks, aga mitte universaalseks, faktoriks osutus nende märgumine ja puhverlahuse tungimine maatriksisse. Uudsed hüdrogeelidel põhinevad analüüsimeetodid RA vabanemise ja difusiooni hindamiseks jäljendasid võrreldes puhverlahustega paremini in vitro antibakteriaalse aktiivsuse testimise ja arvatavasti ka haavakeskkonna tingimusi. Difusioonitesti abil agarsöötmes sai hinnata vabanenud RAde efektiivsust erinevate mikroorganismide suhtes. Uudsete meetoditega sai lisaks tuvastada erinevusi erineva RA vabanemisprofiiliga maatriksite antibakteriaalses aktiivsuses. Selgus, et aeglane RA vabanemine aitab takistada fiibermaatriksile biofilmi moodustumist, ning et ilma RA-ta haavakate võib olla soodne pind biofilmi tekkeks. Fiibermaatrikseid oli võimalik erinevatel viisidel efektiivselt steriliseerida, kuid see protsess võis muuta maatriksi omadusi sõltuvalt konkreetsest steriliseerimismeetodist ja maatriksi materjalidest.
Design and development of personalized dosage forms by printing technology
(2017-05-29) Palo, Mirja; Sandler, Niklas O., juhendaja; Kogermann, Karin, juhendaja; Tartu Ülikool. Meditsiiniteaduste valdkond; Åbo Akademi University. Faculty of Science and Engineering
Uurimistöö keskendus personaliseeritud ravimvormide valmistamisele kahemõõtmelise printimise abil. Personaliseeritud meditsiin arvestab patsiendi füsioloogiliste, ealiste ja käitumuslike eripäradega. Printimistehnoloogia abil saab valmistada personaliseeritud ravimvorme väikestes kogustes vastavalt patsiendi individuaalsetele vajadustele. Prinditud ravimvormid on suukaudsed ravimvormid, mis sarnanevad välimuselt väikestele paberitükkidele, mida on kerge manustada ka ilma veeta. Nendesse ravimvormidesse lisati raviaine valmistamisprotsessi käigus, st raviaine kanti söödava kandematerjali pinnale tindiprinteri või fleksograafilise trükimasinaga. Uurimistöö tulemused näitasid, et printimistehnoloogia on mitmekülgne meetod tootmaks suukaudseid ravimvorme, milles raviaine kogus on reguleeritav valmistamise käigus. Täpselt kohandatud annuses ravimite manustamine on eelkõige oluline lastele ja vanuritele. Ravimite individuaalne annustamine tagab ohutuma ravi, vähendades raviainete üleannustamise ja kõrvaltoimete esinemise riski. Raviaine kogus prinditud ravimvormides määratleti arvutipõhiselt enne valmistamist. Tootmisprotsessi kontrollitavus tagas prinditud raviainete täpse annustamise. Ravimite kvaliteeti oli võimalik proovi kahjustamata mõõta infrapuna spektroskoopia abil. Lisaks loodi uudne kahte raviainet sisaldav ravimvorm, mille valmistamisel kombineeriti kaks erinevat meetodit: tindiprintimine ja elektrospinnimine. Taoliste ravimvormide tootmine võimaldab muuta ravimite koostist, mis on abiks patsientidele, kes vajavad mitut ravimit samaaegselt. Uurimistöö annab põhjaliku ülevaate prinditud ravimvormide disainimise, valmistamise ja kvaliteedikontrolli põhiaspektidest. Uurimistöö tulemused näitavad, et prinditud ravimite valmistamine võib parandada ravimite annustamise paindlikkust personaliseeritud ravis.
Development of novel antibacterial drug delivery systems as wound scaffolds using electrospinning technology
(2022-11-16) Lanno, Georg-Marten; Kogermann, Karin, juhendaja; Tenson, Tanel, juhendaja; Putrinš, Marta, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Tõusvate kulude ning aina keerulisemate ravijuhtude tõttu on halvasti paranevad kroonilised haavandid muutunud kaasaegses ühiskonnas väga suureks probleemiks. Haavadega kaasneb alati infektsioonioht, seetõttu näeb kaasaegne haavaravi ette, et taastatakse haava homeöstaas ning hoitakse kontrolli all bakterite arvukus. Kõige probleemsemaks osutuvad kaasuvate haigustega patsientidid (näiteks diabeedihaiged), kelle häirunud immuunvastus võib takistada ravi efektiivsust ning pikendada ravi kestvust. Infektsioosse haavandi raviskeemis on antibiootikumide manustamine väga olulisel kohal. Lokaalne antibakteriaalne haavaravi (kasutades enamlevinud traditsioonilisi ravimvorme) on väga levinud, kuid selle efektiivsus on siiani küsitav ravimi lühikese toimeaja ja pideva manustamise tõttu. Seetõttu on kaasaegne ravimvormide teadustöö keskendunud just kohaspetsiifiliste lokaalsete antibakteriaalsete ravimkandursüsteemide väljatöötamisele, mis omaksid veel täiendavat funktsionaalsust (haava paranemise toetamine). Elektrospinnimine (ES) on lihtne ja laialtlevinud meetod polümeersete fiibermaatriksite tootmiseks, millele iseloomulikeks omadusteks on: kontrollitav morfoloogia, suur eripind ning poorsus. Lisaks on maatriksitesse võimalik lihtsa vaevaga inkorporeerida erinevaid raviaineid, mis võimaldab neid kasutada ravimkandursüsteemidena. ES fiibermaatriksid sobivad ideaalselt haavakateteks: omades nahale omase rakuvälise maatriksiga sarnast struktuuri, mis annab neile hea haavaeksüdaadi absorbeerimise võime ning tagab gaasi – ja ainevahetuse haavas. Maatriksite mehaanilised omadused on muudetavad vastavalt vajadusele – lihtsustamaks kasutust ning tagamaks soodsat keskkonda rakkudele, mis vastutavad haavade paranemise eest. Antibakteriaalsete haavakatete väljatöötamisel on oluline uurida nende mõju bakterirakkudele. Haavakate peaks inhibeerima bakterite arvukuse tõusu haavas ning kaitsma haava kontaminatsiooni eest. Käesolevas töös valmistati ES teel antibakteriaalsete omadustega fiibermaatrikseid, mida saaks kasutada lokaalseks haavaraviks. Leiti, et poorseid fiibreid sisaldavate maatriksite valmistamiseks oli oluline sobivate lahustite ning keskkonnaparameetrite valik. Maisivalgul baseeruvate fiibermaatriksite valmistamiseks osutus sobivaimaks koaksiaalse ES ning abiainete kasutamine. Kasutatud lahustid ja abiained mõjutasid fiibermaatriksite morfoloogiat, struktuuri, mehhaanilisi omadusi ning raviaine vabanemise kiirust. Maatriksite ehitus mõjutas oluliselt elusrakkude (bakteri- ning eükarüootsete rakkude) käitumist maatriksitel. Leiti, et poorseid fiibreid sisaldav maatriks soodustas fibroblastide kinnitumist ning kasvu, ja omas ka kõige suuremat E. coli biokile vastast toimet. Maisivalgul baseeruvatel fiibermaatriksitel oli fibroblastide kasv ning kinnitumine väiksem võrreldes polükaprolaktooni sisaldava fiibermaatriksiga.
Development of pharmaceutical quench-cooled molten and melt-electrospun solid dispersions for poorly water-soluble indomethacin
(2018-09-25) Semjonov, Kristian; Heinämäki, Jyrki, juhendaja; Kogermann, Karin, juhendaja; Laidmäe, Ivo, juhendaja; Tartu Ülikool. Meditsiiniteaduste valdkond
Kirjanduse andmetel 40% turustatud ja 75% väljatöötamise või tootmise faasis olevatest raviainetest klassifitseeritakse vees halvasti lahustuvateks. Uudsed ravimvormide disaini ja valmistamise strateegiad, abiained ja tootmisemeetodid võimaldavad parandada raviainete vesilahustuvust, lahustumiskiirust ja seega ka biosaadavust organismis. Tahked dispersioonid on üks traditsiooniline viis/tehnoloogia, kuidas valmistada vees halvasti lahustuvatest raviainetest uusi ravimvorme ning ravimpreparaate, ning selle tehnoloogia eelised on hästi dokumenteeritud ning turustatud ravimite arv antud tehnoloogiaga järjest kasvab. Käesolevas doktoritöös valmistati erinevate meetoditega amorfsed tahked dispersioonid Soluplus®-i ja ksülitooliga parandamaks raviaine (indometatsiini) lahustumiskiirust ja tema amorfse vormi stabiilsust. Tahked dispersioonid valmistati sulami kiirjahutamise meetodil. Uudse lähenemisena kasutati tahkete dispersioonide valmistamiseks sulami elektrospinnimise meetodit, mida võib käsitleda traditsioonilise sulami kiirjahutamise meetodi edasiarendusena. Uuriti põhjalikult valmistatud pulbrite ja sulami elektrospinnimise teel saadud fiibrite füsikokeemilisi omadusi. Peamiseks uurimisküsimuseks oli välja selgitada muutused raviaine lahustumiskiiruses ja füsikokeemilises stabiilsuses võrreldes raviaine käitumist puhta raviaine ning raviaine ning abiaine(te) füüsikaliste segudega. Sulami kiirjahutamise teel saadud indometatsiini segud erinevate abiainetega näitasid olulisi erinevusi molekulaarse, osakese ja pulbri taseme omadustes, mis oluliselt mõjutasid ka nende segude füüsikalist stabiilsust. In vitro dissolutsioonikatsete tulemused näitasid, et tahked dispersioonid ja füüsikalised segud omavad abiainest sõltuvat raviaine vabanemis- ja lahustumisprotsessi pH 6.8 juures. Kiireim raviaine vabanemine ja lahustumine toimus raviaine tahketest dispersioonidest koos Soluplus®-ga, mis tuli eeskätt nende segude paremast märgumisest ja indometatsiini välja kristalliseerimise inhibeerimisest. Ksülitool on vees kergesti lahustuv polüalkohol, parandades lahustumiskiirust läbi parema märgumisprotsessi ja hüdrofiilse vesikeskkonna. Sulami elektrospinnimise teel valmistatud raviainega fiibrid olid füüsikaliselt stabiilsed ja tagasid kiire raviaine vabanemise. Kokkuvõtvalt, sulami elektrospinnimist võib käsitleda alternatiivina traditsioonilistele või modifitseeritud tahkete dispersioonide valmistamise meetoditele nagu sulami kiirjahutamine või kuumsulatus-ekstrusioon parandamaks raviainete lahustumiskiirust ja seega ka vees halvasti lahustuvate raviainete biosaadavust.
"FiBar": a Tool for Automated Analysis of Complex Biomaterials from Microscopy Images
(Tartu Ülikool, 2023) Moor, Marilin; Fishman, Dmytro, juhendaja; Putrinš, Marta, juhendaja; Kogermann, Karin, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Arvutiteaduse instituut
The success or failure of many microbiological experiments depends on the image analysis of microscopy images, be it determining the livelihood of bacteria by measuring the fluorescence of individual cells or evaluating the quality of a fibrous mat by assessing the distribution of individual fiber diameters. Often a lot of image data is being generated from experiments, leading to a heightened demand of automated image analysis tools. This also holds true in the creation of complex biomaterials, which contain both fibrous textures and some other biocompound, like bacteria. Additionally, manual image analysis is deemed to be time inefficient and biased—both issues which this work aims to alleviate. This work presents the first version of "FiBar": a tool for the automated analysis of complex biomaterials. The tool consists of a fiber diameter measuring and bacteria analysis pipeline. "FiBar" was validated against other tools as well as manual measurements taken from microscopy images. The tool showed to be useful for speeding up the analysis while being relatively accurate.
Preparation and assessment of antimicrobial electrospun matrices for prospective applications in wound healing
(2024-04-10) Pozo Ramos, Celia Teresa; Kogermann, Karin, juhendaja; Tenson, Tanel, juhendaja; Laidmäe, Ivo, juhendaja; Putrinš, Marta, juhendaja; Tartu Ülikool. Meditsiiniteaduste valdkond
Halvasti paranevad haavad on oluline koorem nii patsientidele kui ka tervishoiusüsteemidele. Tõhus haavahooldus on vajalik nakkuste ärahoidmiseks, mis võivad tekkida kui nahabarjäär on kahjustatud. Tavaliste paiksete ravimpreparaatide probleemiks on lühike toimeaeg haavas ning vähenenud efektiivsus liigse haavavedeliku juuresolekul, samas kui süsteemsed antibiootikumid võivad põhjustada toksilisust. Lisaks põhjustab antimikroobne resistentsus haavanakkuse ravi jaoks suuri väljakutseid ning vähendab võimalust leida sobivat ja toimivat ravimit. Käesolevas doktoritöös arendati uudseid ravimkandursüsteeme, mis võimaldaksid suurendada antimikroobsete ainete efektiivsust. Nano- kuni mikrokiulised elektrospinnitud haavakatted võimaldavad edukalt seondada raviaineid ja seeläbi parandada nende raviainete stabiilsust ning kontrollida vabanemist.. Lisaks sellele suurendavad elektrospinnitud maatriksid, mille morfoloogia ja füsiko-keemilised omadused sarnanevad loodusliku rakuvaheaine omadustega, niiskuse tasakaalu, imendumist ja gaasivahetust haavas, soodustades seeläbi haavade paranemist. Doktoritöö eesmärgiks oli valmistada ja iseloomustada antimikroobseid elektrospinnitud haavakatetena kasutamiseks mõeldud maatrikseid. Raviained klooramfenikool ja pleurotsidiin viidi elektrospinnitud maatriksitesse kasutades erinevaid polümeere, lahustisüsteeme ja elektrospinnimisetehnikaid. Esmalt võeti eesmärgiks valmistada poorseid kiudusid sisaldavad maatriksid. Näidati, et nende poorsete kiudude saamiseks on vajalik kasutada kõrget õhuniiskust ja sobivat lahustit. Elektrospinnitud maatriksite morfoloogiat ja mehaanilisi omadusi analüüsiti ja selgitati välja polümeeri kontsentratsiooni, kiu poorsuse ja lahustisüsteemide mõju maatriksi omadustele ja käitumisele. Elektrospinnimise protsess mõjutas nii raviaine kui ka polümeeri tahke faasi omadusi, põhjustades erinevaid faaside üleminekuid ja raviaine vabanemiskäitumist. Maatriksite hüdrofiilsus/hüdrofoobsus mõjutas raviaine vabanemiskineetikat, samas kui maatriksi morfoloogia mõjutas märgumist ja puhvri penetratsiooni. Maatriksite ohutust ja biosobivust tõestati MTS-testi ja konfokaalse fluorestsentsmikroskoopia abil. Antibakteriaalsed ja biofilmivastased omadused multiresistentsete haavapatogeenide vastu varieerusid vastavalt maatriksite erinevale morfoloogiale ja raviaine vabanemiskäitumisele. Selgus, et pleurotsidiini sisaldavate maatriksite antibakteriaalsed omadused ületasid tunduvalt värskelt valmistatud pleurotsidiini lahuse antibakteriaalseid omadusi. Lisaks näitas pleurotsidiini kombineerimine erinevate biotsiididega olulisi ja erinevaid koostoimeid. Viimaseid on vaja arvestada pleurotsidiini ja biotsiidide ravi samaaegsel kasutamisel.