Darunavir baskılanmış PHEMA temelli mikrokriyojellerin hazırlanması ve salım kinetiğinin incelenmesi
Preparation of darunavir imprinted PHEMA based microcryogels and investigation of release kinetics
Yazar: İSMET ŞAFAK
Danışman: PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: HIV = HIV ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; İlaçlar = Drugs

Özet:
Darunavir (D.V), insan immün yetmezlik virüsü (HIV) ile enfeksiyonların tedavisinde kullanılan güçlü bir Antiretroviral ilaçtır. Edinilmiş immün yetmezlik sendromu (AIDS), HIV enfeksiyonunun en ileri aşamasıdır. D.V sentetik bir peptid olmayan proteaz inhibitörüdür. İlk olarak Haziran 2006'da, HIV'in dirençli tip-1 tedavisi için kullanılması FDA tarafından onaylanmıştır.
Kontrollü ilaç salım sistemleri, hastalıkların tedavisi sürecinde hedef dokuya ilaçları istenilen dozda, doğru zaman ve yerde kullanılarak etkin bir tedavi yöntemi sunmaktadır. Biyomalzeme olarak polimerik sistemler, doğal/sentetik olarak elde edilebilen kontrollü salım sistemlerinde kullanılır. Bu malzemelerin kullanımı günümüzde artmaktadır. Polimerik sistemlerden en yaygın olarak kullanılan polimerler hidrojellerin türevi olan mikrokriyojellerdir. Mikrokriyojeller çözücünün donma sıcaklığı altında sentezlenen jel matrikslerdir. Mikrokriyojellerin süpermakrogözenekli, elastik ve süngerimsi morfolojiye sahip olmasından dolayı son zamanlarda ilaç salımı gibi biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır.
Tez çalışmasında, ilk önce D.V baskılanmış poli (2-hidroksietil metakrilat) (PHEMA) temelli mikrokriyojeller sentezlenmesi planlanarak darunavir'in kontrollü salımı ve salım kinetiğinin incelenmesi yapılmıştır. Antiretroviral ilaç olan darunavir'in, karakterizasyon çalışmaları ve in vitro salım deney çalışmalarını incelemek amacıyla, farklı çapraz bağlayıcı oranlarına ve farklı ilaç yükleme miktarlarına sahip darunavir baskılanmış PHEMA mikrokriyojeller hazırlanmıştır.
İlk aşamada, MAH monomeri Cu (II) metal iyonları ile üç farklı molar oranda kompleks oluşturulmuştur. Daha sonra darunavir baskılanmış mikrokriyojeller -14oC sıcaklıkta elde edilmiştir. İkinci aşamada, mikrokriyojellerin yapı ve yüzey morfoloji karakterizasyonu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR-ATR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), şişme deneyleri ve yüzey alanı ölçümleri ile yapılmıştır. SEM sonuçlarına göre mikrokriyojellerin,  makrogözenek boyutlarının 20 µm'den büyük olduğu ve homojen bir şekilde dağıldığı gözlenmiştir. Farklı ilaç yükleme oranlarına sahip mikrokriyojellerin yüzey alanı ve şişme davranışlarının, darunavir yükleme miktarının artması ile hem şişme oranının hem de yüzey alanının önemli miktarlarda arttığı görülmüştür. Üçüncü aşamada, farklı oranlardaki Cu (II) iyonunun, ilaç yükleme miktarının, çapraz bağlayıcının ve ortam pH'nın D.V salım hızına etkisi in vitro salım deney çalışmaları ile incelenmiştir. Farklı darunavir miktarı (0.5-1.75 mg/mL) yüklenerek farklı D.V baskılanmış mikrokriyojeller hazırlanmıştır. D.V baskılanmış mikrokriyojellerin ilaç miktarının artmasıyla D.V salım oranı arttığı gözlenmiştir. Molar olarak üç farklı oranda MBAAm (nHEMA/nMBAAm = 4, 6, 8) içeren üç farklı mikrokriyojel hazırlanmıştır. D.V'nin kontrollü salımı MBAAm miktarının (çapraz bağlayıcı yoğunluğunun) artması ile azalmıştır. Ayrıca, farklı ortam pH'larında (6.0, 7.0, 7.4 ve 8.0) D.V baskılanmış mikrokriyojellerden darunavir salımı incelenmiştir. Sonuçlara göre en fazla ve kontrolü olarak ilaç salımı pH 7.4'de gerçekleşmiştir. Son olarak tez çalışmasında kullanılan mikrokriyojellerin sitotoksisite çalışmaları fibroblast hücre hattı (L929) kullanılarak yapılmıştır.

Abstract:
Darunavir (D.V) is a powerful Antiretroviral drug used to treat infections with the human immunodeficiency virus (HIV). Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) is the most advanced stage of HIV infection. D.V is a synthetic non-peptide protease inhibitor that was first approved by the FDA for resistant type-1 treatment of HIV, in June 2006.
Controlled drug release systems offer an effective treatment method by using drugs to the target tissue at the specific dose, at the right time, and place during the treatment of diseases. Polymeric systems as biomaterials are used in controlled release systems that can be obtained naturally/synthetically. The use of these materials is increasing nowadays. One of these biomaterials is microcryogels, which are derivatives of hydrogels, and gel matrices synthesized under the freezing temperature of the solvent.  Since microcryogels have supermacroporosity, elastic and spongy morphology, they have recently been used in biomedical applications such as drug release.
In this thesis study, the controlled release and kinetic studies of darunavir were investigated with the D.V imprinted poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) based microcryogels. Darunavir imprinted PHEMA microcryogels with different crosslinker ratios and different loaded drug were prepared for in vitro release studies of darunavir.
In the first step, the MAH monomer was complexed with Cu (II) metal ions at three different molar ratios. Then, darunavir imprinted microcryogels were prepared at -14oC. In the second stage, the structure and surface morphology of microcryogels were characterized with FTIR-ATR, scanning electron microscopy (SEM), swelling experiments and surface area measurements. According to the SEM results, it was observed that the microcryogels were homogeneously distributed with macroporous sizes greater than 20 µm. Also, the surface area and % swelling of microcryogels were increased by increasing the amount of loaded darunavir. In the third stage, the effect of different Cu (II) ion, drug loaded amount, crosslinker and pH on in vitro D.V release rate was investigated. Different D.V imprinted microcryogels were prepared by loading different amounts of darunavir (0.5-1.75 mg/mL). It was demosntarted that D.V release rate was increased by increasing the amount of D.V. Also, darunavir imprinted microcryogels were prepared in three different mole ratios of MBAAm (nHEMA/nMBAAm = 4, 6, 8), as crosslinker. The controlled release of D.V. was decreased by increasing the crosslinker density. The release of darunavir from drug imprinted microcryogels at different pH (6.0, 7.0, 7.4, and 8.0) was studied. According to the results, the most and controlled drug release was occured at pH 7.4. Finally, cytotoxicity studies of the microcryogels were performed using the fibroblast cell line (L929) in the thesis study.