Nanoselüloz katkılı aljinat aerojel sentezi ve deksketoprofen trometamol ile kontrollü ilaç salımı
Synthesis of nanocellulose doped alginate aerogel and controlled drug delivery with dexketoprofen trometamol
Yazar: CEM TAŞDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT NURALIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Aerojeller uzun yıllardır izolasyon, enerji depolama, kimya sanayi ve optik teknolojisinde kullanılmaktadır. Son yıllarda ise araştırmacılar biyomedikal uygulamalarda (Doku mühendisliği, Yara örtüsü, İlaç taşıyıcı ve Biyomoleküllerin İmmobilizasyonu) kullanılabilirliklerine dair birçok çalışma yürütmektedirler. İlaç taşıyıcı araç olarak aerojeller yüksek yüzey alanı, iyi dağılmış açık gözenekler ve sağlam bir yapı sunarlar. Ayrıca fiziksel özelliklerinin ve yüzey kimyalarının değiştirilebilir olması diğer avantajlarındandır. İlk ilaç taşıyıcı aerojeller silika bazlı malzemelerden sentezlenmiştir. Ancak bu inorganik yapılar biyobozunur değildir. Bu nedenle araştırmacıların ilgisi hem biyouyumlu hem de biyobozunur olan organik kökenli polisakkarit malzemelere dönmüştür. İlaç taşıyıcı araçlar olarak polisakkarit bazlı aerojeller, kontrollü ilaç salımı gerçekleştirerek ani ve hızlı ilaç salımlarının neden olduğu olumsuz etkileri en aza indirirler. Ayrıca ilacın biyoyararlılığını artırırlar. Biyobozunur aerojel sentezinin amaçlandığı bu tez çalışmasında aljinat (AL) ve nanoselüloz (NC) bazlı hidrojel boncuklar damlatma yöntemiyle sentezlenmiş, ardından süperkritik karbondioksit (ScCO2), dondurarak ve oda koşullarında kurutma yöntemleri ile aerojellere dönüştürülmüştür. ScCO2 kurutulan hidrojellerin çapı ortalama %33 daralırken, dondurarak ve oda koşullarında kurutulanların aerojellerin ortalama %60 daralmıştır. Kurutulan aerojellere çözücü buharlaştırma (ÇB) ve emdirme yöntemleri (E) ile model ilaç olarak deksketoprofen trometamol (DT) yüklenmiştir. Sırasıyla en yüksek ilaç yükleme ve enkapsülasyon verimliliği yüzdelerine %23,70 ve %62,44 emdirme yöntemiyle AL-NC hibrit aerojellerde ulaşılmıştır. Daha sonra mide ortamının simüle edildiği HCI (pH=1,2) ve bağırsak ortamının simüle edildiği PBS (pH=6,8) ortamlarında ilaç salım deneyleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek ilaç salımları ScCO2 kurutulmuş emdirme yöntemiyle ilaç yüklenmiş AL aerojellerde görülmüştür.

Abstract:
Aerogels have been used in insulation, energy storage, chemical industry, and optical technology for many years. In recent years, researchers have conducted many studies on their usability in biomedical applications (Tissue engineering, Wound dressing, Drug carrier, and Immobilisation of Biomolecules). Aerogels as drug delivery vehicles offer high surface area, well-dispersed open pores, and a robust structure. In addition, the fact that their physical properties and surface chemistry can be changed is one of their other advantages. The first drug carrier aerogels were synthesized from silica-based materials. However, these inorganic structures are not biodegradable. Therefore, researchers have turned their interest to polysaccharide materials of organic origin, which are both biocompatible and biodegradable. Polysaccharide-based aerogels as drug delivery vehicles minimize the adverse effects caused by sudden and rapid drug releases by performing controlled drug releases. They also increase the bioavailability of the drug. In this thesis, alginate (AL) and nanocellulose (NC) based hydrogel beads were synthesized by dropping metod and then converted into aerogels by supercritical carbon dioxide (ScCO2), freeze, and room drying metods. The diameter of the hydrogels dried in ScCO2 decreased by 33% on average, while the diameter of the aerogels dried in freeze and room conditions decreased by 60% on average. The dried aerogels were loaded with dexketoprofen trometamol (DT) as a model drug by solvent evaporation (ÇB) and impregnation metods (E). The highest drug loading and encapsulation efficiency percentages were achieved in AL-NC hybrid aerogels with 23.70% and 62.44% impregnation metods, respectively. Then, drug release experiments were carried out in HCl (pH=1.2), which simulates the stomach environment, and PBS (pH=6.8), which simulates the intestinal environment. The highest drug releases were observed in AL aerogels loaded with drugs by the ScCO2 dried impregnation metod.