Bazı kopolimer jellerin çözücü tutma özelliklerinin incelenmesi ve naproksen sodyum için kontrollü salım çalışmaları
Investigation of the solvent absorption characteristics  of various copolymer gels and controlled release studies for naproxen sodium
Yazar: ASLIHAN KAYHAN
Danışman: PROF. MURAT ERDEM
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Poli(N-vinilimidazol) = Poly (N-vinylimidazole)

Özet:
Bu tez çalışmasında p(VIm) hidrojelinin yanı sıra stearil metakrilat (SM) ve 2-(metakriloiloksi)etiltrimetilamonyum klorürün (METAC) komonomer olarak kullanıldığı N-vinilimidazol (VIm) esaslı 6 farklı kopolimer jel sentezlenmiştir. pH duyarlı p(VIm) ve METAC serisi hidrojeller hidrofilik karakter sergilerken, pH ve sıcaklık duyarlı SM serisi amfifilik jeller hem hidrofilik hem de hidrofobik karakter sergilemişlerdir. Sentezlenen jellerden hidrofobik karakteri en baskın olan p(V-ko-SM15) jeli 1-bromohekzadekan (BHD) ile kuaternize edilerek organik sever karakteri artırılmıştır. Sentezlenen jellerin enstrümental analizleri Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektrometresi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işınları Spektrometrik Dedektör (EDS), Termogravimetrik Analiz Cihazı (TGA) ile yapılmış olup şişme davranışları jel niteliğine bağlı olarak su ve bazı organik çözücülerde incelenmiştir. Suda yapılan şişme deneyleri farklı sıcaklık ve pH'larda tekrarlanarak jellerin sıcaklık ve pH duyarlılıkları belirlenmiştir. SM serisi jellerin su ve kloroform geri salma davranışlarının yanı sıra şişme davranışları ve çalışmada kullanılan çözücülerin polarite indeksi ve partisyon katsayıları arasındaki ilişki de incelenmiştir. pH 6,2 ve 25ºC'de p(VIm) için 3,37 gsu/gjel olan denge şişme oranı (Smaks,d) değeri, SM serisi jeller için 0,56-1,60 gsu/gjel aralığında, METAC serisi hidrojeller için ise 5,53-6,80 gsu/gjel aralığında olmuştur. SM jel serisini en iyi şişiren çözücü kloroform olurken p(V-ko-SM15) için 5,44 gCHL/gjel olan Smaks,d değeri, kuaternize yapı p(V-ko-SM15-Q) için 6,50 gCHL/gjel'e yükselmiştir. SM varlığının sıcaklık duyarlılığını artırdığı görülmüş, hidrofobik karakteri en baskın olan p(V-ko-SM15-Q) jeli 6ºC'den 50ºC'ye geçişte Smaks,d'deki %200 değişimle sıcaklığa en fazla duyarlı olan jel olmuştur. Tüm jeller için suda şişme deneylerinde pH arttıkça Smaks,d değerinin azaldığı ve komonomer varlığının pH duyarlılığını azalttığı gözlenmiştir. Amfifilik SM serisi jellerdeki hidrofobik karakterin artmasıyla su salma hızının arttığı, kloroform salma hızının ise azaldığı görülmüştür. Naproksen-sodyum (NS) yüklenen jeller ile 37ºC'de pH 1,2 ve 7,4'te NS salım çalışmaları yürütülmüş ve jellerin salım kinetikleri araştırılmıştır. Kendi pH'ında NS'yi en fazla adsroplayan jel 231,50 mgNS/gjel adsorpsiyon kapasitesi (Q) ile p(V-ko-METAC15) hidrojeli olmuştur. Düşük NS yükleme kapasitesine sahip (Q değerleri 17,65-35,06 mgNS/gjel aralığında) SM serisi jellere pH 3'te yükleme yapılarak Q değerleri 52,43-88,28 mgNS/gjel aralığına yükseltilmiştir. Tüm jeller için NS'nin pH 1,2'de, pH 7,4'tekine kıyasla daha yavaş salındığı ve tüm pH'larda hidrofobik monomer varlığının NS salım hızını yavaşlattığı görülmüştür. pH 3'te NS yüklenen SM serisi jellerin kendi pH'larında yükleme yapılan benzerlerine göre daha hızlı salım yaptığı gözlenmiştir. Jellerin NS salım profilleri Korsmeyer-Peppas salım modeline uymuş, n değerleri 0,5 ile 1 arasında olmuştur.

Abstract:
In this thesis, 6 different kinds of copolymer gels based on N-vinylimidazole (VIm) were synthesized. Stearyl methacrylate (SM) and 2-(methacryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride (METAC) were used as comonomer. While pH-sensitive p(VIm) and METAC series hydrogels exhibited hydrophilic character, pH and temperature-sensitive SM series displayed both hydrophilic and hydrophobic. The p(V-co-SM15) gel, which has the most hydrophobic character among the copolymers, was quaternized with 1-bromohexadecane (BHD) to enhance its hydrophobic character. Instrumental characterization of the gels were made with Fourier transform infrared (FTIR), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), thermogravimetric analyzer (TGA). Swelling behaviors were investigated in water and some organic solvents depending on the gel characters. The temperature and pH sensitivity of the gels were determined by repeating the swelling experiments in water at different temperatures and pHs. Besides the water and chloroform release behavior of SM gels, the effect of polarity index and partition coefficient of the solvents on swelling behavior was also investigated. While the equilibrium swelling ratio of p(VIm) was 3.37 gwater/ggel at pH 6.2 and 25°C, value of this ratio for SM and METAC gels were within the range of 0.56-1.60 and 5.53-6.80 gwater/ggel, respectively. SM gels exhibited the highest equilibrium swelling ratio in chloroform. The equilibrium swelling ratio of p(V-co-SM15) (5.44 gCHL/ggel) was increased to 6.50 gCHL/ggel by post quaternization. The presence of SM also caused temperature sensitivity. p(V-ko-SM15-Q), the most hydrophobic gel, was determined to be the most temperature sensitive gel with the 200% change in the maximum swelling ratio at the transition from 6°C to 50°C. It was noted that the equilibrium swelling ratio for all gels decreases with increasing pH, and the presence of comonomer decreases the pH sensitivity. It was also observed that as the hydrophobic character of the SM gels increased, the water release rate increased, and the chloroform release rate decreased. Naproxen-sodium (NS) release studies were carried out at 37°C at pH 1.2 and 7.4, and release kinetics of the gels were investigated. At its own pH of NS solution, p(V-co-METAC15) hydrogel had highest adsorption capacity value (Q=231.50 mgNS/ggel). The Q values of SM series (Q values varying between 17.65-35.06 mgNS/ggel) were increased to the range of 52.43-88.28 mgNS/ggel  by means of changing the NS-polymer interaction mechanism (by loading at pH 3). For all gels, it was found that NS was released more slowly at pH 1.2 compared to pH 7.4, and the presence of hydrophobic monomer decreased the release rate of NS at all pHs. SM gels loaded with NS at pH 3 release NS faster than their counterparts loaded at its own pH of NS solution. NS release profiles of all gels fitted the Korsmeyer-Peppas release pattern, and n values of the model were determined between 0.5-1.