Simvastatin için kontrollü ilaç salım sisteminin geliştirilmesi
Development of a controlled drug release system for simvastatine
Yazar: SONA FAALNOURI
Danışman: PROF. DR. NİLAY BERELİ ; PROF. DR. İBRAHİM VARGEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada, simvastatinin kontrollü salınımı için moleküler baskılama tekniği (MIT)
kullanılarak, farklı derişimlerde poli(2-hidroksietil metakrilat-N-methacryloyl-L-
tryptophan methyl ester) kriyojel membranlar sentezlendi. Sentezlenen simvastatin
baskılanmış (MIP) ve baskılanmamış (NIP) kriyojel membranların sentezi, -20 °C
sıcaklıkta ve 24 saat süreyle gerçekleştirildi. Kriyojel membranlar yaklaşık 10 mm
çapında ve 1.0 mm kalınlığında hazırlandı. Farklı derişimlerde (0.5 mg, 0.75 mg ve 1 mg)
hidrofilik simvastatin içeren kriyojel membranlar sırasıyla MIP-I, MIP-II ve MIP-III
olarak hazırlandı ve her grup membran üzerine ilaç yükleme miktarının salım üzerine
etkisini değerlendirmek amcıyla, 0.05 mg/mL, 0.25 mg/mL ve 0.5 mg/mL simvastatin
çözeltileri hazırlanarak, loading işlemi yapıldı. Poli(HEMA-MATrp) kriyojel
matrislerinin kimyasal ve morfolojik özellikleri karakterizasyon teknikleri ile
değerlendirildi. Hazırlanan membranların şişme özellikleri ve çapraz bağlayıcı oranlarını
değerlendirmek için şişme testleri gerçekleşti ve kalıp molekülün hidrofilik doğası 
nedeniyle hem şişme ve hem makropor oranı üzerinde artırıcı bir etkiye sahip olduğu
belirlendi. Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, kriyojel matrisinde
bulunan fonksiyonel grupları belirlemek ve sentez sırasında meydana gelen kimyasal
değişiklik derecesini değerlendirmek için uygulandı, böylelikle simvastatin
spektrumunda 3,551 cm-1 ve 870 cm-1'de, aromatik hidroksi ve asimetrik eterik grupların
OH gerilmelerine ait pikler bulundu, dolayısıyla membranlar içindeki simvastatinin
bozulmamış yapısı doğrulandı. Kriyojel membranların yüzey yapısı, taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ile üç farklı yüksek çözünürlükte tanımlandı. 3-[4,5-Dimetiltiazol-2-
il]-2,5-difenil-tetrazolyum bromür (MTT) testi yapılrak kriyojel membranlardaki hücre
canlılığı, simvastatin yüklendikten 24 saat sonra sırasıyla 41 ± 2.71, 54 ± 1.38, 60 ± 3.88,
53 ± 1.04 olarak rapor edildi. X-Işını Kırınımı (XRD) yöntemi, malzemelerin kristal
yapısını belirlemek için kullanıldı ve simvastatin, kırınım açısındaki (2θ) keskin pik
noktaları (10.98°, 15.70°, 16.62°, 17.32°, 17.82°, 18.88°, 19.50°, 22.12° ve 22.66°)
sayesinde yüksek kristallik sergilemiştir, böylece simvastatinin kristal formda olduğu
tespit edildi. Kriyojel membranlardan ilaç salım hızının frklı çapraz bağlayıcı oranları
(5:1, 10:1 ve 20:1), farklı ortamın pH değerleri (pH 4, pH 5, pH 6 ve pH 7.4), ortam
sıcaklığı (37 °C ve 25 °C) ve yüklenen ilaç miktarı ile değiştiği gözlemlendi ve çalışmanın
sonucunda en iyi salınım MIP-III kriyojel membranların 10:1 çapraz bağlayıcı oranında,
fizyolojik (pH 7.4) değerinde, 37 °C sıcaklık ortamda ve 0.5 mg/mL simvstatin çözelti ile
yüklendiğinde gözlemlendi. Kriyojel membranların sterilite testi için, nutrient agar ve
nutrient broth besi yeri kullanıldı ve membranlar besi ortamına ekildi ve 2-5 gün (37 °C)
inkübasyona bırakıldıktan sonra, ortam incelendi ve herhangi bir bakteri üremesi
gözlemlenmedi. Bu çalışmanın kinetik parametrelerini (ka, kd ve KD) elde etmek için,
SIM baskılanmış poli(HEMA-MATrp) (MIP) ve baskılanmamış (NIP) yüzey plazmon
rezonans (SPR) sensörleri tasarlandı. Moleküler baskılama yöntemi ile hazırlanan SPR
sensör ve SIM arasındaki bağlanma kinetik analizi ve adsorpsiyon modelini belirlemek
amacıyla farklı izoterm modelleri uygulandı. Simvastatinin (0.001-1 mg/mL) derişim
aralığındaki veriler değerlendirildiğinde elde edilen derişim-∆R grafiklerinden küçük ve
büyük derişimler için sırasıyla (y=9.799x-0.0061) ve (y=3.3314x+1.585) denklemleri
elde edilmiştir. Elde edilen bu grafikten doğrusallık katsayısı ise sırasıyla (R2 = 0.997) ve
(R2 = 0.9255) olarak bulunmuş ve %99 doğrulukta ölçüm yapabilmektedir.

Bu çalışmanın kontrollü simvastatin salınımına yönelik, moleküler baskılama yöntemiyle
hazırlanan kriyojel membranın avantajlarının karşılaştırılması bakımından, literatüre
katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, poly(2-hydroxyethyl methacrylate-N-methacryloyl-L-tryptophan methyl
ester) cryogel membranes were synthesized at different concentrations using the
molecular imprinting technique (MIT) for controlled release of simvastatin. Synthesis of
simvastatin imprinted (MIP) and non-imprinted (NIP) cryogel membranes was carried
out at -20 °C for 24 hours. Cryogel membranes were prepared with a diameter of 10 mm
and a thickness of 1.0 mm. Cryogel membranes containing simvastatin at different
concentrations (0.5 mg, 0.75 mg and 1 mg) were prepared as MIP-I, MIP-II and MIP-III,
respectively, and in order to evaluate the effect of the drug loading amount on the release
of each group of membranes, 0.05 mg/mL, 0.25 mg/mL and 0.5 mg/mL simvastatin
solutions were prepared and the loading process was performed. Swelling tests were
performed to evaluate the swelling properties and crosslinker ratios of the prepared
membranes and it was determined that the template molecule had an enhancing effect on
both swelling and macropore ratio due to its hydrophilic nature. Fourier transform

infrared (FTIR) spectroscopy was applied to determine the functional groups present in
the cryogel matrix and to evaluate the degree of chemical change that occurred during the
synthesis, peaks belonging to OH stretching of aromatic hydroxy and asymmetric etheric
groups were found in the simvastatin spectrum at 3,551 cm-1 and 870 cm-1, confirming
the intact structure of simvastatin in the membranes. By 3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-
2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) test, cell viability in cryogel membranes was
reported as 41 ± 2.71, 54 ± 1.38, 60 ± 3.88, 53 ± 1.04 after 24 h loading with simvastatin,
respectively. X-Ray Diffraction (XRD) method was used to determine the crystal
structure of the materials and simvastatin exhibited high crystallinity due to sharp peaks
(10.98°, 15.70°, 16.62°, 17.32°, 17.82°, 18.88°, 19.50°, 22.12° and 22.66°) at the
diffraction angle (2θ), thus simvastatin was found to be in crystalline form. As a result of
the study, the best release was observed when MIP-III cryogel membranes were loaded
with 0.5 mg/mL simvstatin solution at 37 °C, 10:1 crosslinker ratio (pH 7.4). For the
sterility test of cryogel membranes, nutrient agar and nutrient broth were used and
membranes were inoculated into the medium and after incubation for 2-5 days (37 °C),
the medium was examined and no bacterial growth was observed. To obtain the kinetic
parameters (ka, kd and KD) of this study, SIM imprinted poly(HEMA-MATrp) (MIP)
and non-imprinted (NIP) surface plasmon resonance (SPR) sensors were designed.
Different isotherm models were applied to determine the binding kinetic analysis and
adsorption model between the SPR sensors and SIM. When the data in the concentration
range of simvastatin (0.001-1 mg/mL) were evaluated, the equations (y=9.799x-0.0061)
and (y=3.3314x+1.585) were obtained from the graphs, respectively. The linearity
coefficient from these graphs were found to be (R2 = 0.997) and (R2 = 0.9255),
respectively, indicating a 99% measurement accuracy.
This study is believed to contribute to the literature by comparing the advantages of the
cryogel membrane prepared using the molecular imprinting method for controlled
simvastatin release.