N-vinilimidazol esaslı kuaterner amonyum fonksiyonel kopolimer hidrojellerin şişme ve kontrollü ilaç salma kinetiklerinin incelenmesi
Investigation of swelling and controlled drug kinetics of quaternary ammonium functionalized N-vinylimidazole-based copolymeric hydrogels
Yazar: EDA CAN
Danışman: DOÇ. DR. BİLGE ERDEM
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışma kapsamında vinilimidazol esaslı kuaterner amonyum fonksiyonel kopolimer hidrojeller sentezlenerek şişme davranışları ve ilaç salım kinetikleri incelenmiştir. Bu amaçla N-vinilimidazol (VIm) ve vinilbenziltrimetilamonyum klorür (VBTMAC) monomerleri, azobisizobütironitril (AIBN) başlatıcısı ve N,N- metilenbisakrilamit (BAAm) çapraz bağlayıcısı varlığında serbest radikal polimerizasyonu ile polimerleştirilmiştir. pVIm homopolimerinin ve molce %5, %10 ve %15 oranda VBTMAC içeren kopolimer hidrojellerin (sırasıyla p(V-ko-Q5), p(V-ko-Q10) ve p(V-ko-Q15)) sudaki şişme davranışları ortam pH'ına bağlı olarak; model ilaç Naproksen Sodyum tuzu (NS) salma davranışları ise tamponlanmış mide ve bağırsak ortamları oluşturularak incelenmiştir. Sentezlenen homopolimer ve kopolimer hidrojellerin karakterizasyonu için FTIR spektroskopisi ve SEM yöntemleri kullanılmıştır. 
Hidrojellerin şişme davranışları suda farklı pH'larda (3, 7, 11) incelenmiştir. p(VIm)  homopolimeri en yüksek şişme değerini pH 3'te yaklaşık 18 g çözücü/g jel olurken pH=7 ve pH=11'de yaklaşık %75 düşüşle en düşük Smaks,d değerini göstermiştir. VBTMAC içeren kopolimerlerde ise p(V-ko-Q15) kopolimeri en yüksek Smaks,d değerini pH 7'de göstermiştir. Bu durumda VBTMAC monomer oranının artmasıyla pH duyarlılığının azaldığı düşünülmektedir. p(VIm) homopolimerine yüklenen NS miktarı 31,4 ile 24,2 mg/g iken p(V-ko-Q5), p(V-ko-Q10), p(V-ko-Q15) kopolimerlerine sırasıyla 138,1 ile 128,2: 222,4 ile 225,5 ve 292,5 ile 305,8 mg/g olarak yüklenmiştir. Yüklenen NS miktarları göz önüne alındığında komonomerin nicel varlığının NS yükleme miktarında etkisinin belirleyiciliği söz konusudur. NS salım özellikleri incelendiğinde ise pH 2,6 (mide ortamında) p(VIm) için yüklenen ve salınan ilaç miktarları az olup %96,9 ile en yüksek % salım oranına ulaşmıştır. p(V-ko-Q5), p(V-ko-Q10),  p(V-ko-Q15) kopolimerleri ise pH 7,4 (bağırsak ortamında) %90'dan fazla salım oranına ulaşmıştır. pH 2,6 ve pH 7,4'te yapılan NS salım kinetik parametrelerinde sentezlenen jellerin Higuchi ve Korsmeyer-Peppas modeline olan uygunlukları ile ilaç salımının birden fazla salım mekanizmasına uyduğu görülmüştür. pH 2,6 ve pH 7,4 ortamlarında NS salımı incelendiğinde pH 7,4 ortamından NS salımının daha kontrollü olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, vinylimidazole based quaternary ammonium functional copolymer hydrogels were synthesized and their swelling behavior and drug release kinetics were investigated. For this purpose, N-vinylimidazole (VIm) and vinylbenzyltrimethylammonium chloride (VBTMAC) monomers were polymerized by free radical polymerization in the presence of azobisisobutyronitrile (AIBN) initiator and N,N-methylenebisacrylamide (BAAm) crosslinker. Swelling behavior of pVIm homopoymer and copolymeric hydrohgels containing %5, %10 and %15 VBTMAC copolymers (p(V-ko-Q5), p(V-ko-Q10) and p(V-ko-Q15), respectively) in water, depending on the amount of monomer and the pH of the environment; The release behavior of the model drug Naproxen Sodium salt (NS) was investigated by creating buffered gastric and intestinal environments. FTIR spectroscopy and SEM methods were used for the characterization of the synthesized homopolymer and copolymer hydrogels.
The swelling behavior of hydrogels in water at different pH (3, 7, 11) was investigated. The p(VIm) homopolymer showed the highest swelling value of approximately 18 g solvent/g gel at pH 3, and the lowest Smax,d at pH=7 and pH=11 with a decrease of approximately 75%. In copolymers containing VBTMAC, on the other hand, p(V-co-Q15) copolymer showed the highest Smax,d value at pH 7. In this case, it is thought that the pH sensitivity decreases with increasing VBTMAC monomer ratio. While the amount of NS loaded on the p(VIm) homopolymer is 31.4 and 24.2 mg/g, the p(V-co-Q5), p(V-co-Q10), p(V-co-Q15) copolymers are 138.1 respectively. with 128.2: 222.4 with 225.5 and 292.5 with 305.8 mg/g. Considering the loaded NS amounts, the effect of the quantitative presence of the comonomer on the NS loading amount is in question. When the NS release characteristics are examined, the amount of drug-loaded and released for pH 2.6 (in the stomach environment) p(VIm) is low, reaching the highest release rate of 96.9%. The p(V-ko-Q5), p(V-ko-Q10), p(V-ko-Q15) copolymers reached a release rate of more than 90% at pH 7.4 (intestinal environment). It was observed that the gels synthesized in the NS release kinetic parameters made at pH 2.6 and pH 7.4 were compatible with the Higuchi and Korsmeyer-Peppas model and drug release followed more than one release mechanism. When the NS release was examined in pH 2.6 and pH 7.4 environments, it was seen that NS release was more controlled in pH 7.4 media.