Trimetazidinin kontrollü salımı için kriyojel membranların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of cryogel membranes for controlled release of trimetazidine
Yazar: SEDA DEDEOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MURAT TORUN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Akrilamitler = Acrylamides ; Hidroksietil metakrilat = Hydroxyethyl methacrylate ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Kriyojeller = Cryogels ; Trimetazidine = Trimetazidine

Özet:
Bu tez çalışmasında, trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(2-hidroksietil metakrilat/akrilamid) [(poli(HEMA/AAm)] kriyojel membranların tablet şeklinde sentezi düşük sıcaklıklarda yapılarak etken maddenin salımı değerlendirilmiştir. Trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranlarından etken maddenin salımı, polimerdeki çapraz bağlayıcı oranı değiştirilerek takip edilmiştir. Bu bağlamda, polimerizasyon çözeltisinde mol cinsinden %7,4, %11,1 ve %14,8 oranında N,N-metilenbis(akrilamid) [(MBAAm)] bulunan monomer karışımları hazırlanmış ve düşük sıcaklıklarda kriyojel formuna dönüşmesi beklenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları için yine aynı koşullarda baskılanmamış poli(2-hidroksietil metakrilat) [poli(HEMA)] ve poli(HEMA/AAm) sentezlenmiştir. Sentezlenen kriyojel membranların fiziksel özellikleri takip edilerek oluşumu gözlenmiştir. Elde edilen kriyojel membranlar Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmiştir. Poli(HEMA/AAm)  kriyojeline ait FTIR spektrumunda, akrilamidden kaynaklı amin gruplarının 2-hidroksietil metakrilat kaynaklı hidroksi grubuyla hidrojen bağı değerlendirilmiştir. Trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm)   kriyojelin infared spektroskopisi incelendiğinde, yine trimetazidin dihidroklorür kaynaklı hidrojen bağı etkisi gözlenmiştir. Sentezlenen kriyojel membranlar, termogravimetrik analiz yöntemi ile de karakterize edilmiştir. Termogravimetrik sonuçlara göre, poli(HEMA/AAm) kriyojelinin ısıl olarak en kararlı yapı olduğu gözlenmiştir. Trimetazidin dihidroklorür ise, ısıl olarak en hızlı bozunmuştur ve kriyojel membranlara trimetazidin dihidroklorür baskılanması, kriyojel membranların ısıl kararlılıkarını düşürmüştür. Yüzey karakterizasyonu için trimetazidin dihidroklorür baskılanmış poli(HEMA/AAm) kriyojelinin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntüleri alınmış, buna ek olarak trimetazidin dihidroklorür baskılanmamış poli(HEMA) ve poli(HEMA/AAm) ile değişik oranlarda çapraz bağlayıcı içeren trimetazidin dihidroklorür baskılanmış poli(HEMA/AAm), trimetazidin dihidroklorür salmış poli(HEMA/AAm) kriyojel membranları için Brauner Emmett ve Teller (BET) yüzey gözenekliliği analizi ve şişme testleri sonuçlarından elde edilen makrogözeneklilik analizi yapılmıştır.  Trimetazidin dihidroklorür baskılanmamış poli(HEMA/AAm) için makrogözeneklilik %48,4 iken, baskılanmış kriyojelde bu değer %58,8, trimetazidin dihidroklorür uzaklaştırılmış kriyojelde ise %54,3 olarak bulunmuştur. Çapraz bağlayıcı oranının trimetazidin dihidroklorür baskılı kriyojellerin yüzey alanında belirgin bir değişime neden olmadığı gözlenmiştir. Sentezlenen poli(HEMA), poli(HEMA/AAm) ve trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranlar için biyouyumluluk testleri kan uyumluluğu takip edilerek yapılmıştır. Bu kapsamada, protrombin zamanı, aktive edilmiş kısmi protrombin zamanı ve in-vitro pıhtılaşma zamanları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, poli(HEMA), poli(HEMA/AAm) ve trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranların biyouyumlu olduğu gözlenmiştir. Trimetazidin dihidroklorürün kriyojel membranlardan salımı için ilk olarak maksimum yüklemenin yapılacağı bir pH değeri saptanmıştır. Poli(HEMA) kriyojel membranın bütün pH değerlerinde adsorpsiyon kapasitesinin değişmediği, poli(HEMA/AAm) ve trimetazidin dihidroklorür baskılanmış poli(HEMA/AAm) kriyojel membranların pH 7.0'da maksimum adsorpsiyon kapasitesine ulaştığı gözlenmiştir. pH 7,0 değerinde maksimum adsorpsiyon kapasiteleri poli(HEMA/AAm), %7,4 %11,1 ve %14,8 çapraz bağlayıcı içeren trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranlar için sırayla 22,5 mg/g, 18,5 mg/g ve 16,3 mg/g olarak gözlenmiştir. Trimetazidin dihidroklorür baskılanmış kriyojel membranlar için maksimum desorpsiyon kapasitesinin belirlenmesi için de bir pH taraması yapılmış, sulu NaCl çözeltisinde %7,4, %11,1 ve %14,8 çapraz bağlayıcı içeren trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranlar için sırayla bu değerler pH 8,0'da 21,3 mg/g, 17,8 mg/g ve 15,8 mg/g olarak bulunmuştur. Desorpsiyon kapasitesinin bütün kriyojel membranlar için pH değerinden etkilenmediği ve çok az değişim olan pH 8,0'da desorpsiyon kapasitesinin zamana karşı değişimi incelenmiş, dengeye ulaşma süreleri çapraz bağlayıcı oranı en düşük trimetazidin dihidroklorür baskılı poli(HEMA/AAm) kriyojel membranlar için bu değer 110 dakika olarak gözlenirken, en yüksek çapraz bağlayıcı oranına sahip olan kriyojel membranda ise 80 dakika olarak gözlenmiştir. Trimetazidin dihidroklorürün şişme kontrollü salımının difüzyon analizi de yapılmış olup, değişik oranda çapraz bağlayıcı içeren her üç kriyojel membran içinde difüzyon türünün Yalancı Fickian Difüzyonuna uyduğu belirlenmiştir. Değişik oranlarda çapraz bağlayıcı içeren trimetazidin dihidroklorür baskılı kriyojel membranlar için kinetik çalışmalar yapılmış, her üç kriyojelden de trimetazidin dihidroklorür salımının yalancı ikinci dereceden kinetik modellemeye uygun olduğu gözlenmiştir. Sıcaklık artışı ile trimetazidin dihidroklorür baskılı kriyojel membranlardan salınan trimetazidin dihidroklorürün desorpsiyon kapasitesi artmakta olup, vücut sıcaklığı olan 37˚C'de bu değer 22,5 mg/g olarak gözlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, tablet synthesis of trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(2-hydroxyethyl methacrylate/acrylamide) [poly(HEMA/AAm)] cryogel membranes was performed at low temperatures and the release of the active substance was evaluated. The release of the active substance from the trimetazidine dihydrochloride -imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes was monitored by varying the crosslinking ratio in the polymer. In this context, monomer mixtures containing 7.4%, 11.1% and 14.8% moles ratios of N,N-methylenebis(acrylamide) [(MBAAm)] in the polymerization solution were prepared and expected to transform into cryogel form at low temperatures. For characterization studies, non-imprinted poly(2-hydroxyethyl methacrylate) [poly(HEMA)] and poly(HEMA/AAm) were synthesized under the same conditions. The physical properties of the synthesized cryogel membranes were followed and their formation was observed. The resulting cryogel membranes were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). In infrared spectroscopy of poly(HEMA/AAm) cryogel, hydrogen bonding of amine groups originating from acrylamide with hydroxy group originating from 2-hydroxyethyl methacrylate was evaluated. When the infrared spectroscopy of the trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm)  cryogel was examined, hydrogen bonding effect caused by trimetazidine dihydrochloride was also observed. The synthesized cryogel membranes were also characterized by the thermogravimetric analysis method. According to the thermogravimetric results, it was observed that the poly(HEMA/AAm)  cryogel was the most thermally stable structure. Trimetazidine dihydrochloride, on the other hand, degraded the fastest thermally, and suppression of trimetazidine dihydrochloride to the cryogel membranes decreased the thermal stability of the cryogel membranes. For surface characterization, images of trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel were taken with Scanning Electron Microscopy (SEM), in addition, trimetazidine dihydrochloride unimprinted poly(HEMA) and trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm) containing different crosslinking ratios as well as trimetazidine dihydrochloride released poly(HEMA/AAm) containing different crosslinking ratios were analyzed for surface characterization with Brauner Emmett and Teller (BET) surface porosity analysis and macroporosity analysis obtained from swelling test results of the same cryogel membranes. While the macroporosity of trimetazidine dihydrochloride unimprinted poly(HEMA/AAm) was 48.4%, this value was found to be 58.8% in the imprinted cryogel and 54.3% in the trimetazidine dihydrochloride-removed cryogel. It was observed that the crosslinking ratio did not cause a significant change in the surface area of the trimetazidine dihydrochloride imprinted cryogels. Biocompatibility tests were performed for the synthesized poly(HEMA), poly(HEMA/AAm) and trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes by following blood compatibility. In this context, prothrombin time, activated partial prothrombin time and in-vitro coagulation times were determined. According to the results obtained, it was observed that poly(HEMA), poly(HEMA/AAm) and trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes were biocompatible. For the release of trimetazidine dihydrochloride from the cryogel membranes, a pH value at which maximum loading was first determined. It was observed that the adsorption capacity of the poly(HEMA) cryogel membrane did not change at all pH values, and the poly(HEMA/AAm) and trimetazidine dihydrochloride imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes reached the maximum adsorption capacity at pH 7.0. Maximum adsorption capacities at pH 7.0 are 22.5 mg/g, 18.5 mg/g and 16.3mg/g for poly(HEMA/AAm), trimetazidine dihydrochloride-imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes containing 7.4%, 11.1% and 14.8% crosslinking, respectively. A pH scan was also performed to determine the maximum desorption capacity for trimetazidine dihydrochloride-imprinted cryogel membranes, for trimetazidine dihydrochloride-imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes containing 7.4%, 11.1% and 14.8% crosslinking in aqueous NaCl solution that the values were found as 21.3 mg/g, 17.8 mg/g and 15.8 mg/g at pH 8.0, respectively. It has been evaluated that the desorption capacity is not affected by the pH value for all cryogel membranes and the variation of the desorption capacity against time at pH 8.0, a low increase, was investigated. Trimetazidine dihydrochloride-imprinted poly(HEMA/AAm) cryogel membranes with the lowest crosslinking ratio had the equilibrium desorption time, 110 minutes, and the same was 80 minutes in the one with the highest crosslinking rate. Diffusion analysis of the swelling-controlled release of trimetazidine dihydrochloride was also performed, and it was determined that the diffusion type in all three cryogel membranes containing varying amounts of crosslinkers conformed to the Pseudo-Fickian Diffusion. Kinetic studies were performed for trimetazidine dihydrochloride-imprinted cryogel membranes containing varying proportions of crosslinking, and it was observed that trimetazidine dihydrochloride release from all three cryogels was suitable for pseudo-second-order kinetic modeling. With the increase in temperature, the desorption capacity of trimetazidine dihydrochloride released from the trimetazidine dihydrochloride-imprinted cryogel membranes increases, and this value was observed as 22.5 mg/g at 37˚C, which is body temperature.