Biyobozunur polimer/ polisakkarit kompozitleri ile sefaklor salımı
Cefaclor release with biodegradable polymer / polysaccharide composites
Yazar: BUSE SEMERCİ
Danışman: DOÇ. DEMET BAYBAŞ
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers ; Kappa-karragenan jel = Kappa-carrageenan gel ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate

Özet:
Bu çalışmanın amacı; biyobozunur bir polimer olan poli(laktik-ko-glikolik asit) (P), yüksek mol kütleli polisakkaritlerden olan aljinat (A), karragenan (C) ve/veya jelatin (G) proteini ile oluşturulan ikili (A-C, A-G), üçlü (A-C-G, A-C-P, A-G-P) ve dörtlü (A-C-G-P) kompozit boncukların sentezlenmesi, bu kompozit boncukların yapısal karakterizasyonu ve bir antibiyotik etken maddesi olan Sefaklor'un salımında kullanılmasıdır. 
 
Çalışma kapsamında yukarıda belirtilen kompozit mikroküreler, iyonik jelasyon veya diğer bir ifadeyle süspansiyon çapraz bağlama yöntemi ile hazırlanmıştır. Yöntemde, PLGA'sız boncuklar, A, C, G bileşenlerinin suda çözünmesiyle oluşan jellerin, CaCl2 ve KCl içeren çöktürücü çözeltiye, şırınga yardımıyla damlatılmasıyla elde edilmiştir. PLGA'lı jellerin sentezinde ise, A, C, G içeren jellere, PLGA'nın asetondaki çözeltisi eklenmiştir. Homojen hale gelene kadar karıştırılan ve asetonu buharlaştırılan jel yapılar, CaCl2, KCl tuzları ve polivinil alkol (PVA) içeren çözeltiye şırınga ile damlatılmış ve küresel yapılar elde edilmiştir. 
 
PLGA'sız (A-C, A-G ve A-C-G) ve PLGA'lı (A-C-P, A-G-P ve A-C-G-P) boncukların karakterizasyonu; FTIR ve ısıl analizlerle (TGA ve DTA), SEM fotoğraflarıyla, sıfır yük noktası (SYN), şişme ve kararlılık deneyleriyle yapılmıştır. FTIR, ısıl analizler ve SEM fotoğrafları, boncukların kompozit yapılar olduğunu göstermiştir. SYN analizlerinden, kompozitlerin yüzey yüklerinin sıfır olduğu pH değerlerinin 6.3-7.0 aralığında olduğu belirlenmiştir. Kompozit boncukların sudaki en yüksek şişme değerleri %157-641 aralığında değişmektedir. Bu yüksek şişme miktarına sahip kompozit boncuklar hidrojel olarak adlandırılabilir. Kompozitlerin mide (pH=1.2, HCl) ve bağırsak (pH=7.4, fosfat tamponu) pH'sındaki kararlılıkları incelenmiş, asidik pH'da 14. gün sonunda kütle kayıplarının % 9-76 aralığında değiştiği, tampon ortamında ise 3. günün sonunda yapıların tümüyle dağıldığı belirlenmiştir.  
 
Salım çalışmaları için beta laktam antibakteriyeller sınıfına dahil, ikinci kuşak bir sefalosporin antibiyotik olan sefaklor tercih edilmiştir. Salım çalışmalarından önce etkenle ilgili kararlılık testleri yapılmıştır. Etkenin asitte kararlı, bağırsak pH'sında kararsız olduğu, saklama koşulları için en uygun sıcaklığın +4 oC olduğu bilgisi teyit edilmiştir. Sefaklorun UV bölgedeki (264 nm) belirgin, kararlı ve kompozit bileşenleri ile örtüşmeyen piki, UV-Vis spektrofotometrik derişim tayinlerinde kolaylık sağlamıştır.  
 
Sefaklor içeren kompozitler, birlikte sentez veya doğrudan ilaç yükleme yöntemi ile sentezlenmiştir. Boncuklarda etkenin tutuklanma verimi %93'lere kadar ulaşmıştır. Tutunma yüzdesi bilinen kompozitler için farklı pH aralıklarına sahip çözeltilerde salım kinetiği çalışmaları uygulanmıştır. Etken maddenin asidik ortamda kararlı olması, düşük pH değerinin (mide pH'sı) uzun süreli salım için uygun olmasına neden olmuştur. Salım deneylerinde kompozitlerden etken maddenin salımı kompozit içeriğine göre farklılık göstermekle birlikte maksimum salım süresinin 4 saate kadar ulaştığı ve salım yüzdesinin %90'a ulaştığı belirlenmiştir. Salım kinetiği verilerinin, Birinci dereceden salım kinetiği, Korsmeyer Peppas ve Higuchi salım kinetiği modellerine uyduğu belirlenmiş ve bu modellere ait sabitler türetilmiştir.

Abstract:
The objective of this study that to synthesize bio-degradable composite beads composing of a polymer 'poly(lactic-co-glycolic) acid' (PLGA), a polysaccharide with high molecular weight 'alginate' (A), 'carregeenan' (C) and/or 'gelatin' (G) in combinations of binary (A-C, A-G), triple (A-C-G, A-C-P and A-G-P) and quadruple (A-C-G-P) forms and its use in the release of cefaclor as an antibiotic co-factor.     
 
Within the study context, above mentioned microsphere composites were prepared via ionic gelation, i.e., cross linking in suspension techniques. The beads not containing PLGA were prepared by dropwise addition of the gels formed in the dissolution of A, C and G in water in a syringe to the precipitant solution containing CaCl2 and KCl.  The gels with PLGA were synthesized by addition of PLGA in acetone over the formed gels in water. The gels obtained by stirring for homogeneity and evaporation off its acetone content were dropped with a syringe in a solution of CaCl2, KCl and polyvinyl alcohol (PVA) and the spherical formations were obtained. 
 
The obtained beads with PLGA (A-C-P, A-G-P and A-C-G-P) and without PLGA (A-C, A-G and A-C-G) were characterized by FT-IR for chemical compositions, TGA and DTA for thermal features, SEM for the morphology, by determination of point of zero charge (PZC) for surface charge, and by swelling and stability tests. FTIR, thermal tests and SEM views proved the formation of composites. PZC values were in between 6.3-7.0. The ratio of swelling in water was in the range of 157641%. The materials having such welling ratio could be considered as hydrogels.
The stability of hydrogels were inspected at stomach pH (1.2 in HCl) and gut pH (7.4 in phosphate buffer) by which it was found that the losses were 9-76% in acidic medium at the end of 14th day whereas the formations were completely disintegrated in the buffer solution at the end of third day.   
 
Cefaclor as a second generation cephalosporins antibiotics classified under beta lactam antibacterials was preferred for the release investigations. Preliminary tests for the stability of Cefaclor showed that it was stable in acidic medium unlike its instability at the gut pH and that confirmed that the best storage condition was 4+ 0C. Cefaclor was determined by its adsorption of UV lights at 264 nm, the clear peak without any interference with composite components was an advantage for its determination by Uv-Vis spectrophotometric technique.    
 
The composite containing Cefaclor was prepared via co-synthesis or direct drugloading method. The retention yield of factor on beads was reached about 93%. The release kinetics at different pHs were inspected for the composed containing known amounts of the factor. The stability of Cefaclor at acidic medium, the low pH (stomach pH) prolonged release. Although the releasing times showed variations amongst composites, the maximum time and ratio were reached up to 4 h and 90%. The results of the releasing kinetics obeyed first order kinetics, Korsmeyer Peppas and Higuchi models from which the relevant constants were calculated.