Modifiye kitosan sentezi ve ilaç taşıyıcısı özelliklerinin incelenmesi
Investigation of modified chitosan synthesis and drug delivery properties
Yazar: MURAT EVCİL
Danışman: PROF. DR. MEHMET KARAKAPLAN
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Hidrojeller = Hydrogels ; Kitosan = Chitosan ; Schiff bazları = Schiff bases ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers

Özet:
Kitosan iskeletine bağlayıcı amfifilik bileşik salisilaldehiddiol (SAD), nükleofilik reaktif salisilaldehid ve hidrofilik reaktif 2,3-epoksi-1-propanol (glisidol)'ün epoksit halka açılması tepkimesi ile yüksek verim ve regioseçicilikte sentezlendi.Kitosana değişen oranlarda SAD bağlayıcı grubun imin kondenzasyonu yöntemi ile kovalent bağlanarak üç adet kitosan türevi biyopolimer elde edildi. Sentezlenen modifiye kitosan biyopolimerlerden hidrojel (CSADJ1-3) ve film (CSADF1-3) formları hazırlandı. Kitosan SAD biyopolimerlerin yapıları Fourier Transform Infrared (FT-IR) spektroskopi, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC),  X-Işınları Kırınımı (XRD)  verileri ile aydınlatıldı. Spektral veriler, SAD grubunun kitosan iskeletine bağlandığını açık bir şekilde göstermektedir. Taramalı Electron Mikroskobu (SEM) verileri hidrojellerin gözenekli bir yapıya sahip olduğu ve bağlayıcı grubunun artan oranıyla yapının gözenek boyutunun küçüldüğünü göstermektedir. CSADJ1-3 hidrojeller asidik ve bazik ortamda çözünmezken su tutmak suretiyle şişme özellikleri bulunmaktadır. Nötral pH değerlerinde hidrojellerin su tutma kapasiteleri sırasıyla CSADJ1, CSADJ2, and CSADJ3 şeklindedir. Termal gravimetrik analiz (TGA) ve DSC sonuçları hidrojel ve filmlerin termal olarak kararlı olduğunu göstermektedir. Hidrojellerin ilaç salınımını incelemek amacıyla ibuprofen model ilaç olarak seçilmiştir. CSADJ1-3 hidrojellerin ilaç salınım hızı gözenek yapılarına bağlı olarak değişmektedir. Suda düşük şişme oranı ve pH>3'te düşük çözünürlük sergileyen, herhangi bir plastikleştirici kullanılmadan  sentezlenen  CSADF1-3 filmleri; tıbbi cihazları korumak  için ince tabaka sistemleri ve gıda ambalajları için önerilebilecek mekanik dayanıklıkta ve kalınlıkta hazırlandı. Bağlayıcı grup oranının biyopolimerik filmlerin termal kararlılıkları morfolojik yapıları, su tutma kapasiteleri ve çözünürlükleri gibi fizikokimyasal özellikleri üzerine etkili olmaktadır. Biyopolimerlerin fizikokimyasal özellikleri dikkate alındığında doku mühendisliği, yara iyileştirici reaktif, ilaç taşıyıcı ve salıcı sistemler, yüzey kaplayıcı malzeme vb. birçok biyomedikal alanda bu yeni modifiye kitosan malzemeler kullanılabilecektir.

Abstract:
Amphiphilic compound salicylaldehydediol (SAD) as a linker group to the chitosan backbone was synthesized from nucleophilic reactive salicylaldehyde and hydrophilic reactive 2,3-epoxy-1-propanol (glycidol) by epoxide ring opening reaction in high yield and regioselectivity. Three modified chitosan biopolymer have been synthesized by covalently bonding of dynamic imination reaction with varying concentrations of SAD as a linker group to the chitosan. Modified chitosan biopolymers transformed as hydrogel (CSADJ1-3) and films (CSADF1-3) forms.  Structur of biopolymers were evaluated by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, Nuclear Magnetic Rezonans (NMR), Differential Scanning Calorymery (DSC),  X-Ray Diffraction (XRD)  data. This results clearly show that the SAD linked to the chitosan backbone. The data of Scaning Electron Microscopy of the fabricated hydrogels show the fabricated hydrogels had a porous structure and pore sizes reduced with increasing of SAD group ratio. In both acidic and alkaline medium, the SAD linking group created networks that were insoluble, but swelled in aqueous media. The highest swelling capacity of hydrogels was obtained at pH 7 with the order of CSADJ1, CSADJ2, and CSADJ3, respectively. The high thermal stability of modified chitosan was determined by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential electron scanning (DSC). Ibuprofen was selected as a model drug, and the controlled releases of ibuprofen are influenced by the pore sizes of hydrogels. The reaction takes place with high conversation and amazingly mechanically resistant thickness films without using any plasticizer that exhibits low water solubility and low swelling ratios at pH > 3, which can be suggested as thin layer protecting systems for medical devices and food packaging. The concentrations of linker group effect different physicochemical features of the biopolymer, including thermal stability, shape, swelling, and water solubility. Considering the physicochemical properties of biopolymers, tissue engineering, wound healing reagent, drug carrier and release systems, surface coating material, etc. These new modified chitosan materials can be used in many biomedical fields.