Biyobozunur ve enjekte edilebilir ilaç salım sistemlerinin dizaynı ve sol-jel geçiş özelliklerinin incelenmesi
Design of biodegradable and injectable polymeric drug delivery systems and investigation of their sol-gel reversibility
Yazar: ESRA ÖZDEMİR
Danışman: PROF.DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyobozunur ve Enjekte Edilebilir Polimerik İlaç Salım Sistemlerinin Dizaynı veSol-Gel Geçiş Özelliklerinin İncelenmesiEsra ÖzdemirHacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Kimya Mühendisliği Anabilim DalıÖZSunulan çalışmada sıcaklık duyarlı, sol-jel geçiş özelliğine sahip kitosan doğal polimerininçapraz bağlayıcı ajan olarak kullanılan gliseril fosfat disodyum tuzu (GP tuzu) ile fizikselolarak çapraz bağlanması sonucunda elde edilen hidrojeller ve bu hidrojellerden in-vitroortamda Bovine Serum Albumin'nin (BSA), in-vivo ortamda 5-Fluorouracil'in (5-FU) salımkinetiği incelenmiştir.Çapraz-bağlanma, nötr ortamda, oda sıcaklığında (25oC) çeşitli kitosan/(çapraz-bağlayıcı)bileşimlerinde gerçekleşmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda 0.5 ml (560 mg GP tuzu/1 mlsu) GP tuzu ve 9.5 ml Kitosan/HCl çözeltisi ile hazırlanan, istenilen mekanik dayanıma veşişme karakteristiğine sahip hidrojel olarak seçilmiştir. Bu bileşimin 25oC sıcaklıkta sıvı, 37oCsıcaklıkta jel formunda olduğu belirlenmiştir. Çalışmalarda, ortalama 0.80 mm çapında, 0.25-0.30 mm kalınlığında kuru membran formunda sentezlenen hidrojeller kullanılmıştır.Hidrojellerin karakterizasyonu, fosfat tampon çözeltisi (PBS, pH=7.4) içeren ortamda, 37oCsıcaklıkta yürütülen şişme deneylerinin yanısıra, yığın yapı özellikleri için FT-IRspektrumlarının incelenmesi, yüzey/kesit morfolojilerinin SEM ile gözlenmesi, sol-jel geçişsıcaklığının belirlenmesi için viskozimetrik incelemeler ve ısıl özelliklerin belirlenmesiamacıyla DSC çalışmaları sonucunda yapılmıştır. Ayrıca yüklenen ilaçların jel içerisindedağılımları konfokal lazer mikroskop ile gözlenmiştir.Yükleme çalışmalarında, hidrojele in-vitro ortamda (pH=7.4, 25oC) BSA ve 5-FU yüklenmiştir.Yüklemeler 1 mg/ml ve 3 mg/ml BSA çözeltileri kullanılarak ?emdirme? (embedding) yöntemiile gerçekleşmiştir. Ayrıca çapraz bağlama sırasında da yükleme yapılmış ve her iki değişikyükleme metodu için salım sonuçları karşılaştırılmıştır. Floresan spektrofotometresi ileyürütülen salım çalışmaları sonucunda BSA salımı ?emdirme? yöntemi ile yüklenen jellerden20 gün sürerken ?çapraz bağlama? yöntemi ile salımın 15 gün sürdüğü gözlenmiştir. 5-FUyüklemeleri için yalnızca ?çapraz bağlama? yöntemi kullanılmıştır. %10'luk (w/v) 5-FU çözeltisiile yüklenen jellerden ın-vitro ortamda salım yaklaşık 7 gün sürmüş ve UV spektrofotometresiile kümülatif salım değerleri belirlenmiştir.In-vivo çalışmalarda Wistar Albino cinsi sıçanların kas içine 1.2 mg 5-FU yüklenerekhazırlanan kitosan çözeltisi enjekte edilmiş ve salım çalışmaları HPLC ile izlenmiştir. Salımyaklaşık 60 saat boyunca incelenmiştir. Çalışma sonucunda sıçanlarda yapılan histolojikincelemeler enjekte edilebilen kitosan jellerin çevre dokularda istenmeyen bir reaksiyonaneden olmadığını göstermiştir.Anahtar kelimeler: Sol-jel geçişli hidrojeller, Kitosan, BSA, 5-FU, Enjekte edilebilir hidrojel,in-vivo salımDanışman: Prof. Dr. Menemşe GÜMÜŞDERELİOĞLU, Hacettepe Üniversitesi, KimyaMühendisliği Bölümüi

Abstract:
SYNTHESIS, CHARACTERIZATION of THERMOSENSITIVE, SOL-GEL REVERSIBLECHITOSAN HYDROGELS and INVESTIGATION of DRUG RELEASE KINETICS FROMHYDROGELS IN-VITRO and IN-VIVO CONDITIONSEsra ÖzdemirHacettepe University, Department of Chemical Engineering, Chemical EngineeringSectionABSTRACTIn the presented study, the thermally sensitive, injectable, neutral hydrogel solutionsbased on physically crosslinked chitosan by glycerol phosphate disodium salt (GP salt)were synthesized. The release kinetics of Bovine Serum Albumin (BSA) in-vitro and 5-Fluorouracil (5-FU) in-vivo conditions from these hydrogels were investigated.Crosslinking was realized at room temperature (25oC) and neutral pH (7.4) with differentchitosan/crosslinker compositions. As due to the desired mechanical properties andswelling characteristics, 0.5 ml (560 mg salt/1 ml water) GP salt and 9.5 ml chitosan/HClsolution was chosen. This hydrogel composition was liquid at room temperature (25oC)and became a gel at physiological temperature 37oC. For loading and swelling studies,hydrogels in dry membrane form (approximately 0.80 mm ID and 0.25-0.30 mm thickness)were used.The characterization studies included investigation of swelling behavior in phosphatebuffer solution (PBS, pH=7.4), the atomic structure of hydrogels by FT-IR, thesurface/crossectional structures of hydrogels by SEM, the temperature of sol-gelreversibility by viscosimeter and glass transition tempatature of hydrogels by DSC. Afterdeposited of BSA and 5-FU into hydrogels, the positions of dispersed particles wereobserved by CLSM.In loading studies, in-vitro conditions (pH=7.4, 25oC), BSA and 5-FU were deposited intohydrogels. 1 mg/ml and 3 mg/ml BSA solutions prepared with phosphate buffer saline,were used for embedding method. Obtained embedded amount (0.0136 g) was used forcrosslinking method as an amount of powder form and 2.6 ml of 5 mg/ml BSA solution.BSA was released throughout 20 days from hydrogels loaded with embedding andthroughout15 days from hydrogels loaded with crosslinking method. Releasing of BSAfrom hydrogels was observed with Fluorescence Spectrophotometer. %10 (w/v) of 5-FUwas used in-vitro releasing from hydrogels and observed with UV Spectrofotometer.During in-vivo studies 1.2 mg 5-FU deposited in 1 ml chitosan hydrogels was injected toWistar Albino rats intramusculary. The release profiles of drug was observed with HPLCthroughout 60 hours. At the end of in-vivo studies histological investigations wereperformed on rats.Keywords: Sol-gel reversible hydrogels, chitosan, BSA, 5-FU, injectable hydrogels, in-vivo drug deliveryAdvisor: Prof. Dr. Menemşe GÜMÜŞDERELİOĞLU, Hacettepe University, ChemicalEngineering department, Chemical Engineering Sectionii