Kitosan esaslı yeni doğal hidrojellerin sentezi ve ilaç salınım sistemi uygulamalarında kullanımı
Synthesis of a new natural chitosan based hydrogel and its usage in drug delivery applications
Yazar: MERVE ÜNAL
Danışman: DOÇ. DR. DEMET AYDINOĞLU
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers ; Kompozit polimerler = Composite polymers

Özet:
Hidrojeller yüksek miktarlarda su veya biyolojik sıvıları absorplayabilen, fiziksel veya kimyasal bağlarla çapraz bağlanmış yapılardır. Hidrofilik polimer zincirlerinden oluşan üç boyutlu ağ yapısına sahiptirler. Ağ yapısı, homopolimer ya da kopolimerlerden oluşabilmektedir. Hidrojeller yapılarında bulunan çapraz bağlar sebebiyle suda çözünmez, ancak hidrofilik polimerlerin etkisiyle şişme eğilimi gösterirler. Hidrojellerin önemli bir kullanım alanı olan etken madde salınımı genel olarak hidrojellerin şişme prosesi ile ilgili olup, şişme oranına ve çapraz bağ yoğunluğuna bağlıdır. Şişme oranının yüksek olduğu hidrojel taşıyıcı sistemlerinden fizyolojik ortamlarda ilaç etken madde salınımı daha çok ve daha hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir.
Hidrojellerin ilaç salınım materyali olarak kullanımıyla ilgili yapılan çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Ancak bu çalışmalardaki sonuçları iyileştirmek ve mevcut yan etkileri ortadan kaldırmak adına her gün bu çalışmalara yenileri eklenmektedir. Hidrojellerin ilaç salınım materyali olarak kullanımı ile ilgili en çok çalışılan hidrojellerin başında hiç kuşkusuz doğal bir polimer olan kitosan hidrojelleri gelmektedir. Ancak mevcut çalışmalar incelendiğinde bunların pek çoğunun fiziksel çapraz bağlı-ki hidrojelin mukavemetini olumsuz yönde etkiler, dayanıklılığı azaltır- ya da toksik etkiye sahip gluteraldehit ile kovalent bağlı kitosan hidrojellerinin kullanıldığı göze çarpmaktadır.
Sunulan bu çalışmada son yıllarda özellikle biyolojik amaçlı kullanıma uygun, kitosan zincirlerinin kovalent çapraz bağlanmasını sağlayan "genipin" çapraz bağlayıcısı kullanılarak hem kovalent bağlı hidrojeller hazırlanmış, hem de gluteraldehitin toksik etkisi bertaraf edilmiştir. Diğer taraftan hidrojel yapısı içine bir mikroalg türü olan "spirulina" immobilize edilerek hidrojellerin şişme oranları dolayısıyla ilaç salınım hızlarının değiştirilmesi amaçlanmıştır. Bu tez kapsamında ilk kez bir seri değişen spirulina oranlarına sahip genipin çapraz bağlı tamamen doğal kitosan hidrojelleri sentezlenmiştir. Hidrojellerin morfolojik yapısı ve mekanik özellikleri sırasıyla SEM analizleri ve sıkıştırma testleri ile karakterize edilmiş olup, distile su ve pH:2 ve7,4'teki gerek şişme gerekse kanser ilaçlarının bileşiminde bulunan 5-fluorourasil (5-FU) ilaç etken maddesinin salınım özellikleri araştırılmıştır.

Abstract:
Hydrogels which have ability to absorp high amount of water and physilogical fluids are physically and chemically crosslinked structures. They have three dimensional network system formed from hydrophilic polymer chains. The network structure can occur from homopolymers or copolymers. Hydrogels do not dissolve in water due to their crosslinks but tend to swell owing to hydrophilic groups. The drug delivery which is one of the important application areas of hydrogels is related to swelling process and it depends on swelling ratios and crosslink density of hydrogels. Hydrogel carrier systems having high swelling degree perform drug delivery more and faster than the other systems.
There are a number of studies about drug delivery applications of hydrogels. However, everyday new searches are added to them to improve results and to eliminate present side effects. The most studied hydrogels in the subject of drug delivery applications are natural chitosan based hydrogels. Nevertheless, most of present studies about chitosan hydrogels consist of physical crosslinks, which are not stable and cause to lessen mechanical strength of hydrogels or crosslinker gluteraldehyde, which has toxic effect.
In this study, covalently crosslinked chitosan hydrogels with genipin, which has natural structure and can be used for biological purpose, were prepared. Thus, stable and strong hydrogels were obtained by natural genipin compound unlike mostly used gluteraldehyde thus eliminating undesired toxic effect. On the other hand it was aimed to change the swelling degrees and also drug delivery rates with incorporation of spirulina, which is a kind of microalg, compared to present drug delivery system. With this aim, the natural genipin crosslinked chitosan hydrogels having varied spirulina content were prepared. The morphological structure and mechanical properties of the hydrogels were characterized with SEM analysis and compression tests, respectively. In addition, the swelling degrees and 5-fluorouracil, which is present in the cancer treatment medicines, delivery properties were investigated in pH:2 and pH:7,4 media.