Küresel hidrojellerden ilaç salım kinetiğinin modellenmesi
Modelling of drug delivery kinetic from spheric hydrogels
Yazar: İBRAHİM KÜTÜK
Danışman: PROF. DR. FATMA AYHAN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sunulan çalışma kapsamında; PEG-DA bazlı küresel hidrojellerin sentezlenmiş, elde edilen küresel hidrojeller karakterize edilmiş ve PEG-DA ve foto başlatıcı oranları farklı mikro küre hidrojellerden in vitro kontrollü ilaç salımının çeşitli matematiksel modellere uyumları incelenmiştir.
Çalışmanın ilk bölümünde, foto başlatıcı kullanılarak serbest-radikal fotopolimerizasyon yöntemi ile PEG-DA esaslı hidrojellerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada yüksek biyouyumluluğu nedeniyle polietilen glikol diakrilat (PEG-DA) makromer olarak kullanılmış, etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) ve 2,2-dimetoksi-2-fenilasetofenon (DMPA) sırası ile çapraz bağlayıcı ve foto başlatıcı olarak kullanılmıştır. Önceden belirlenmiş farklı bileşimlere sahip çözeltiler, ticari sıvı yağı içerisine pipet ile damlatılmak suretiyle aşağıya çökene kadar olan süre içinde 20 mW/cm2 'lik 365 nm UV ışığıyla yatay şekilde etkileştirilmiştir. Daha sonra bileşen miktarlarının etkisini gözlemek için çapraz bağlayıcı oranı sabit tutularak makromer oranı ağırlıkça %30 ve 50, foto başlatıcı oranı yine ağırlıkça %0,5 ve 1,0 olarak değiştirilmiştir. 
Çalışmanın ikinci bölümünde elde edilen hidrojellerin kimyasal tanımlanması disk şeklinde hazırlanan hidrojellerin ATR-FTIR (Azaltılmış Toplam Yansıma-Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektrofotometre) spektrumları ile yapılmıştır. PEG-DA'nın karakteristik piki ATR-FTIR spektrumlarında görülmüştür. Yeni sentezlenmiş, kuru ve şişmiş haldeki küresel hidrojellerin optik mikroskop görüntüleri alınmıştır. 
Çalışmanın sonraki bölümünde ilaç yüklü hidrojellerin sentezi ve ilaç salım deneyleri yapılmıştır.
Ağırlığı ve yüklenen ilaç miktarları bilinen mikro küre hidrojellerin, pH 7,4 ile pH 2 tampon çözeltilerinde, 37ºC'de sabit sıcaklıkta ve 100 vuruş/dk. çalkalama hızında ilaç salım deneyleri gerçekleştirilmiştir. 
Her bir hidrojel grubu için salınan ilaç miktarının zamana bağlı olarak değişim grafiklerinden faydalanılarak farklı matematiksel modellere uygun modeller saptanmıştır. Sıfırıncı dereceden, Birinci dereceden, İkinci dereceden, Hixson-Crowell, Weibull, Higuchi, Baker-Lonsdale ve Korsmeyer-Peppas matematiksel modelleri seçilmiştir. Bilgisayar programı ile elde edilen sonuçlarda in vitro kontrollü ilaç salımında kullanılan ve regrasyon katsayıları, dolayısıyla uyumu en yüksek matematiksel modeller belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Poli (Etilen Glikol) Diakrilat, Fotopolimerizasyon, Hidrojeller, Kontrollü İlaç Salımı, Matematiksel Modelleme

Abstract:
In the scope of the presented work, PEG-DA based spherical hydrogels were synthesized, the obtained spherical hydrogels were characterized, and the fitness to the mathematical models of in vitro controlled drug release from microsphere hydrogels with different PEG-DA and photoinitiator ratios. 
In the first part of the work, synthesis of PEG-DA based spherical hydrogels by free-radical photopolymerization method by using photoinitiator was done. In this stage because of its high biocompatibility, polyethylene glycol diacrylate (PEG-DA) was used as macromer, ethylene glycol dimetacrylate (EGDMA) and 2,2 dimetoxy-2 phenylacetophenon (DMPA) were used as cross-linking agent and photoinitiator, respectively. Solutions with different compositions that were previously determined were pipetted into a commercial liquid oil and exposed to UV light with 20 mW/cm2 intensity at 365 nm until they were settle down. Then, in order to observe the effects of the amounts of the compounds, the ratios of the macromers was tested at 30 and 50 % by weight and photoinitiator ratio was arranged as 0.5 and 1 % by weight while cross-linker ratio was kept constant as 1 % by weight. The obtained highest swelling value was found as 160,46 
% and this result was come through in the size of 1000 µm spherical hydrogel containing 30 % PEG-DA and 1%  DMPA by weight in pH 7.4 buffer. 
In the second part of the work, chemical characterizations of hydrogel were performed with ATR-FTIR (Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy) spectrums of hydrogels synthesized in the disc form with the same compositions. The characteristic pike of PEG-DA was observed in the ATR-FTIR spectrums. Optic microscope images of new synthesized, dried, swallen hydrogels were taken.
In the next part of the work, synthesis of drug carrying hydrogels and drug release experiments are performed. Then drug release experiments of dry polymer spherical hydrogels with known weight and known drug amount loaded, were performed in pH 7 and pH 2 buffer solutions with certain ionic strengths, in incubator at 37°C constant temperature with a shaking speed of 100 stroke/min. Ultimately, Zero order, First order, Second order,  Hixson-Crowell, Weibull, Higuchi, Baker-Lonsdale ve Korsmeyer-Peppas mathematical models were selected. Data were arranged for each hydrogel group according to mathematical models from the graphical change of drug delivery results obtained with time.  The mathematical models with highest regression coefficients, in other words the most suitable models  used in in vitro controlled drug release were predicted. 
Key Words : Poly(Ethylene Glycol) Diacrylate, Photopolymerization, Spherical Hydrogels, Controlled Drug Release, Mathematical Modeling