İlaç salımı için moleküler baskılanmış kriyojel membranlar
Molecular imprinted cryogel membranes for drug delivery
Yazar: PINAR ÖNCEL
Danışman: DOÇ. DR. HANDAN YAVUZ ALAGÖZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Kontrollü ilaç salımının amacı ilacın vücudun en uygun bölgesine terapötik doz ile salımını sağlamaktır. Bunun yanında ilacın yan etkilerini azaltmak, hastaya en uygun doz şeklinde verilmesini sağlamak ve ilacın farmakolojik etkisini uzun süre tutmaktır. Moleküler baskılama işlemi, kalıp molekül ile çevresindeki fonksiyonel monomer ve çapraz bağlayıcının üç boyutlu etkileşimlerine dayalı bir teknolojidir. Moleküler baskılanmış ilaç salım sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulamasını içeren çalışma ve patentlerin sayısı, depo gibi davranarak terapötik ilaç salımının yavaş gerçekleşmesini sağlamaları; yükleme kapasitesini güçlendirmeleri; çevre koşullarına bağlı olarak terapötik salımın gerçekleştirilebilmesi; enantiyoseçici yükleme veya eutomer salımının yapılabilmesi sayesinde giderek artmaktadır. Kriyojeller, kısmen donmuş monomer veya polimer çözeltileriyle hazırlanan üç boyutlu jel matriksleridir. Makrogözenekli yapıları sayesinde hızlı şişme kinetiği ile ilaç salım sistemlerinde kullanılabilirler. Mitomisin C çok geniş spektrumlu bir antibiyotiktir. Antiproliferatif özelliğinden dolayı göğüs, prostat kanserlerinde kullanılır. Mesane yüzey kanseri tedavisi için ilk tercih edilen ilaçtır. Oftalmolojide, glokom hastalıklarında ve trabulektomi hastalıklarında yardımcı ajan olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada Mitomisin C?nin kontrollü salımı için Mitomisin C baskılanmış PHEMA temelli kriyojel membranlar hazırlanmış in-vitro ortamda ilaç salım performansı belirlenerek ve ilaç salımının matematiksel analizi gerçekleştirilmiştir. Mitomisin C ile etkileşecek fonksiyonel monomer olarak N-metakriloil-(L)-glutamik
asit (MAGA) seçilmiştir. Mitomisin C baskılanmış (MIP) PHEMA kriyojel membranların sentezi, -20°C sıcaklıkta, 18 saat süreyle gerçekleştirilmiştir. Moleküler olarak baskılanmış PHEMA kriyojel membranlar monomer çapraz bağlayıcı oranları değiştirilerek dört farklı içerikte hazırlanmıştır. Çapraz bağlayıcı oranının artması ile kriyojellerin şişme ve makrogözeneklilik oranı azalmaktadır. BET yöntemi ile kriyojelin yüzey alanı ortalama 25 m2/g olarak bulunmuştur. Gözeneklerin çapı 20  245 Å aralığında değişmektedir ve ortalama çap 78.2 Ådür. SEM fotoğrafları, sentezlenen kriyojellerin birbiriyle bağlantılı, 10-100 m çapında makrogözeneklere sahip olduğunu göstermektedir. Çapraz bağlayıcı miktarının artmasıyla kriyojellerden Mitomisin C salım hızının ve miktarının azaldığı gözlenmiştir. Baskılanan kalıp molekülün miktarının artması, kriyojel membranlarda Mitomisin Cye özgü kavitelerin sayısını arttırmıştır, buna bağlı olarak polimere daha fazla Mitomisin C molekülü girmiş ve salım miktarının da arttığı gözlenmiştir. İlaç yükleme miktarının artması ile birlikte salım hızın da arttığı gözlenmiştir. Mitomisin C baskılanmış membranların ilaç salımı, güç yasası olarak da ifade edilen, Fickian eşitliği kullanılarak matematiksel olarak analizi yapılmıştır. Elde edilen ilaç salım mekanizmasını belirleyen `n salım üsteli, tüm salım çalışmalarında 0.5 ile 1 arasında bulunmuştur. Bu değerler arasında kalan `n değeri güç yasasına göre, salımın non-fickian kanuna uyduğunu göstermektedir. Güç yasasından elde edilen ve difüzyon katsayısı olarak ifade edilen `k değeri, kriyojel yapısındaki monomer çapraz bağlayıcı oranının ve kalıp molekül miktarlarının artmasıyla artmıştır. Bu sonuç, Mitomisin C baskılanmış kriyojel membranlardan deneysel olarak elde edilen verileri desteklemektedir.

Anahtar Kelimeler: Mitomisin C, kontrollü ilaç salımı, moleküler baskılama, 
PHEMA, kriyojel membran

Abstract:
The aim of the controlled drug delivery is to release drug with a therapeutic dose to the defined part of the body. Besides that, decreasing the side effects, providing a minimum dose usage and prolonging the pharmacological effect of the drug are the other purposes. Molecular imprinting is a technology based on the three dimensional interactions of functional monomer and cross-linker around the template molecule. The number of studies and patents on development and application of molecular imprinted drug release systems are gradually increasing because they actualize slow therapeutic drug release; strengthen the loading capacity; actualize the therapeutic release depending on environmental aspects; enantioselective or eutomer release. Cryogels are partially frozen gel matrices which are being prepared with the monomer or polymer solutions. They can be used at drug release systems with their macropore structure and thus fast swelling kinetics. Mitomycin C is a broad spectrum antibiotic. It is used at breast and prostate cancer because of its anti-proliferative character. It is the first preferred drug at the treatment of bladder surface cancer. It is used as an assistant agent at ophthalmology, glaucoma and trabulectomia.
In this study, for the controlled release of Mitomycin C, Mitomycin C imprinted PHEMA based cryogel membranes are prepared and in vitro drug release performance is determined and the mathematical analysis of release is performed.
N-Methacryloyl-(L)-glutamic acid is chosen as functional monomer to interact with Mitomycin C. Synthesis of Mitomycin C imprinted and nonimprinted (MIP-NIP) PHEMA cryogel membranes is preformed at -200C for 18 hours. Molecularly imprinted PHEMA cryogel membranes are prepared by four different ways by changing the monomer and cross linker ratios. With the increase of cross linker ratios, the swelling and macropore ratios are decreased. Surface area of the cryogel is found as around 25 m2/g by BET technique. The pore diameters are changing between 20-245 Å and average pore diameter is 78.2 Å. SEM pictures are showed that cyrogels have interconnected macropores in diameter from 10 to 100 ?m. It is observed that the release rate and the amount of Mitomycin C released from cryogel are decreasing with the increase of cross-linker ratio. The increase in the amount of imprinted template molecules has increased the number of the cavities specific for Mitomycin C at cryogel membranes. Therefore, more Mitomycin C is entered into the polymer and the release amount is increased. It is observed that release rate has also been increased with the drug loading capacity. The Mitomycin C release from imprinted membranes is mathematically analyzed with Fickian equation which is expressed as power law. n which is known as drug release mechanism determinant, is found between 0.5 and 1.0 in all release studies. According to the power law n value between these values shows that release is suited to non-fickian law. k value which is obtained from power law and known as diffusion coefficient, is increased by the increment of cross-linker ratios in cryogel structure and template molecule amount This result supports the obtained data; drug release is occured at Mitomycin C imprinted cryogel membranes by experimentally.

Keywords: Mitomycin C, controlled drug release, molecular imprinting, PHEMA, 
cryogel membrane.