Pektin-aşı-poli(n,n-dietilakrilamid) kopolimerlerinin sentezi ve mikrokürelerinden 5-fluorourasilin sıcaklık kontrollü salımı
Synthesis of pectin-g-poly(n,n diethyacrylamide) copolymers and temperature-controlled release of 5-fluorouracil from the microspheres
Yazar: ŞEYMA TOKMAK
Danışman: PROF. NURAN IŞIKLAN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kontrollü salım = Controlled release

Özet:
Bu çalışmada, pektin polimerine mikrodalgada N,N-dietilakrilamid monomerinin aşılanması ve aşı kopolimerlerin sıcaklığa duyarlı oral ilaç taşıyıcı sistemlerinde kullanılması hedeflenmiştir. Pektin-aşı-poli(N,N-dietilakrilamid) aşı kopolimerlerin yapıları Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR-Raman), nükleer magnetik rezonans spektroskopisi (1H-NMR, 13C-NMR), termogravimetrik analizler (DSC, TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraksiyonu (XRD), jel geçirgenlik kromotografisi (GPC) ile aydınlatılmıştır. Aşı yüzdesi ve aşılama verimi üzerine tepkime süresi, tepkime sıcaklığı, başlatıcı derişimi, mikrodalga gücü, N,N,N',N' tetrametiletilendiamin (TEMED), monomer, nitrik asit (HNO3), pektin derişimlerinin etkileri çalışılmıştır. Optimum koşullar; 4 saat süreyle 35 ℃'de 1200 Watt gücünde, 4,5x10-3 M seryum amonyum nitrat, 1,98x10-3 M  TEMED, 0,548 M monomer, 0,02 M nitrik asit, 2 g/dL  pektin derişimlerinde bulunmuştur. Termal analiz sonuçlarından sentezlenen kopolimerlerin pektine  göre termal dayanımının yüksek olduğu bulundu.
Çalışmanın ikinci bölümünde, Pek-aşı-PDEAAm kopolimeri 5-Fluorourasil (5-FU) model ilacı ile oral mikroküre uygulamasında kullanılmıştır. Pek-aşı-PDEAAm mikroküreleri kitosan kaplı ve ZnCl2 ile çapraz bağlanarak hazırlandı. Pek-aşı-PDEAAm mikrokürelerindeki ilaç polimer etkileşimleri ATR-FTIR ve XRD ile, termal davranışları DSC ile, yüzey morfolojileri SEM ve AFM ile karakterize edilmiştir. İlaç yüklü mikroküreler tutuklanma verimleri, partikül boyutları ile karakterize edildi. Boş mikrokürelerin farklı pH ve sıcaklıktaki şişme dereceleri incelendi. Mikrokürelerden ilaç salımına aşı yüzdesinin, ilaç/polimer oranının, çapraz bağlayıcı derişiminin, çapraz bağlama süresinin, pH ve sıcaklığın etkileri araştırıldı. Aşı yüzdesi 14 olan mikrokürelerde sıcaklığın 25 ℃'den 37 ℃'ye artırılmasıyla yüzde 5-FU salım sonucu 99'dan 81'e, aşı yüzdesi 75 olan mikrokürelerde 76'dan 65'e azaldı. Mikrokürelerin 5-FU yüzde salımı ve şişme derecesi verilerinden sıcaklığa duyarlılık gösterdikleri ve kontrollü salım gerçekleştirdikleri tespit edildi. 
Kinetik parametreler salım sonuçlarından yararlanılarak Peppas eşitliği ile belirlendi. Difüzyon katsayısı Pek-aşı-PDEAAm mikrokürelerden ilacın difüzyonu için hesaplandı ve salım sonuçları ile uyumlu değerler bulundu.

Abstract:
In this study, it was aimed to grafting of N,N-diethylacrylamide (DEAAm) monomer onto pectin and use of graft copolymer in the temperature sensitive oral drug delivery systems. Pectin-graft-(N,N-diethylacrylamide) copolymers were characterized by ATR-FTIR, Raman, 1H-NMR, 13C-NMR, DSC, TGA, SEM, XRD and GPC. The effects of reaction time, reaction temperature, initiator concentration, microwave power, TEMED, monomer, HNO3, pectin concentrations on the graft yield and grafting efficiency were investigated. The optimum grafting conditions were obtained with a reaction time of 4 h, reaction temperature of 35 ℃, microwave power of 1200 watt, CAN concentration of 4.5x10-3 M, TEMED concentration of 1.98 M, PDEAAm of 0.548 M, HNO3 of 0.02 M and percentage of pectin 2 g/dL. Thermal stability of the synthesized copolymers were found to be higher than that of pectin.
In the second part of the study, Pec-g-PDEAAm copolymer microspheres containing 5-Fluorouracil (5-FU) as a model drug were used in oral microsphere application. Chitosan coated Pec-g-PDEAAm microspheres were prepared by crosslinking with ZnCl2. Drug-polymer interactions of Pec-g-(PDEAAm) microspheres were characterized by FTIR and XRD. Thermal behavior of them were investigated by DSC and TGA, while the surface morphologies of the microspheres were analyzed using SEM and AFM. Moreover, drug loaded microspheres were characterized by entrapment efficiency and particles size. Swelling degrees of empty microspheres were carried out at different pH and temperature. Effect of graft percentage, polymer concentration, drug/polymer ratio, crosslinking agent concentration, crossslinking time, pH and temperature on the release of drug from the microspheres were examined. Percentage of 5-FU release from microspheres with 14 grafting percentage decreased from 99 to 81 with increasing temperature from 25 ºC to 37 ºC while 5-FU release from the microspheres with 75 grafting percentage decreased from 76 to 65. Release behavior and swelling degree of microspheres showed that obtained microspheres are thermoresponsive and be able to control the drug release. 
Kinetic parameters were determined by using release results with Peppas equation. The diffusion coefficients were calculated for the transport of drug trought the Pec-g-PDEAAm microspheres and the results were found in consistence with the release results.