Protein bazlı ilaçların kontrollü salınımları için biyopolimer-hidrojel sistemlerinin geliştirilmesi
Developping of biopolymer-hydrogel systems for controlled release of protein-based drugs
Yazar: SENEM YUNAK
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE DİNÇER
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Protein ilaçlar, biyoteknoloji alanındaki hızlı gelişmelerle terapötik maddelerin çok önemli bir parçası haline gelmektedirler. Protein ilaçların, bir çok kimyasal ilaç gibi ağız yerine enjeksiyon yoluyla alınmasında en büyük etken protein stabilitesinin düşük olmasıdır. Oral uygulama, ilaç salınımında en elverişli ve en popüler uygulamadır. Ancak gastrointestinal koşullar, asit katalizli parçalanma nedeniyle, protein ve peptid ilaçlar için uygun değildir. Bu sorunların üstesinden gelmek için birkaç uygulama önerilmiştir. Bu uygulamalardan biri, proteinlerin kolona salınmasıdır. 

Hidrojeller, üç boyutlu, suda çözünür polimerlerin ağsı yapılarıdır. Çeşitli kimyasal bileşimli suda çözünen hemen hemen her polimerden yapılabilir. Ayrıca hidrojeller, mikropartikül, nanopartikül, kaplama, film gibi çeşitli biçimde formüle edilebilirler. Bunun sonucunda, hidrojeller doku mühendisliği, rejeneratif tıp, hücresel immobolizasyon, tanı yöntemleri, gibi çeşitli alanları kapsayan klinik ve deneysel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.

Bu çalışmada oral yolla alınan protein bazlı ilaçlar için, kontrollü ilaç salımını sağlayan uygun bir materyalin geliştirilmesi amaçlandı. Bu amaç doğrultusunda aljinat çözeltisi içerisine nişasta ve polivinil alkol (PVA) gibi farklı yapıda polimerler eklenerek, kompozit hidrojel boncuklar oluşturuldu. Model protein ilaç olarak sığır serum albumini (BSA) kullanıldı. BSA, aljinat bazlı kompozit hidrojel boncuklar içerisine hapsedildi. Çapraz bağlama işlemi üç farklı CaCl2 konsantrasyonunda (0,2-0,5-1 M) gerçekleştirildi. Bu şekilde hazırlanan kompozit hidrojel boncukların BSA hapsetme etkinliği hesaplandı.  Şişme analizleri ve ilaç salınımı farklı yapay vücut sıvılarında in vitro olarak incelendi. Taşıyıcı olarak kullanılan boncukların fiziksel karakterizasyonu ise FTIR, SEM ve TGA analizleri ile yapıldı.

Abstract:
Protein drugs are increasingly becoming a very important part of therapeutic agents with the rapid advances in the field of biotechnology. The most challenging task in the development of protein pharmaceuticals is to deal with physical and chemical instabilities of proteins. Protein instability is one of the major reasons by which protein pharmaceuticals are administered traditionally through injection rather than taken orally like most small chemical drugs. Oral delivery is the most popular and convenient method for drug delivery. However, the gastrointestinal condition is not suitable for peptide and protein drugs because of acid catalyzed degradation in the stomach. Several approaches have been proposed to overcome these problems. One approach is to deliver the proteins to the colon. Colonic fluid is not acidic and contains relatively low levels of proteolytic enzymes capable of destroying the peptide and protein drugs.

Hydrogels are three-dimensional, crosslinked networks of water-soluble polymers. Hydrogels can be formulated in a variety of physical forms, including slabs, films, coatings microparticlesand nanoparticles. As a result, hydrogels are commonly used in clinical practice and experimental medicine for a wide range of applications, including tissue engineering and regenerative medicine, cellular immobilization, diagnostics, separation of biomolecules or cells, and barrier materials to regulate biological adhesions. 

In this study, the release of protein based drugs which are taken via oral route were investigated. We aimed to develop a suitable carrier system for controlled delivery of protein drugs. For this purpose bovine serum albumin (BSA) was used as a model drug. BSA was encapculated into alginate composite beads and the studies were carried on with these beads. Swelling studies and the in vitro release of BSA in simulated body fluids were investigated. The morphology of beads were characterized by FTIR, SEM and TGA analysis.