İlaç taşıyıcı sistemler için biyomalzeme tasarımı
Biomaterials desing for drug delivery system
Yazar: SEDEF YÜKSEL YILMAZ
Danışman: PROF. DR. FEZA GEYİKÇİ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyoteknolojideki gelişmeler sayesinde ilaç taşıyıcı sistemlerde son yıllarda önemli ilerlemeler kaydedilmektedir. İlaç etken maddesinin hedef doku ve organa taşınması, ilacın sadece belirlenen bölgede yoğun etki göstermesi sebebiyle ilaç hedef çalışmaları dikkati çekmektedir. Biyouyumluluk özelliği yüksek olan, yapay kemik uygulamalarında etkinliği kanıtlanan hidroksiapatit ve biyocam biyoaktifliği nedeniyle ilaç taşıyıcı sistemlerde kullanılmaktadır. Tez çalışmasında, ilaç taşıyıcı sistem tasarlamak amacıyla, hidroksiapatit (HA) ve biyocam (BG) ile en yaygın biyouyumlu polimer olan poli(laktik asit) ile kompozitler oluşturulmuştur. İlaç taşıyıcı sistemlerin tasarımı için öncelikle hidroksiapatit ve biyocam sol-jel yöntemiyle sentezlenmiş ve poli(laktik asit) bazlı kompozitler oluşturulmuştur. PLA bazlı kompozitler, polietilen glikol (PEG) katkılanarak çözelti döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. PLA/PEG/HA ve PLA/PEG/BG kompozitlerin su tutma yüzdeleri ve hazırlanan kompozitler farklı pH değerlerinde belirli zaman aralıklarında yapısal kararlılıkları tayin edilmiştir. İlaç etken maddesi olarak parasetamol kullanılmıştır. Sentezlenen PLA/PEG/HA kompozitlere ilaç yüklenmesi yapılmadan önce gaz geçirgenlikleri (CO2, O2) analizleri yapılmıştır. Adsorpsiyon analizleri başlangıç konsantrasyonu 500 mg/L parasetamol içeren çözelti kullanılarak, polimer kompozit filmlerin uygun boyutları ve adsorpsiyon kapasiteleri belirlenmiştir. Adsorpsiyon kinetik ve izoterm modellerini belirleyebilmek için, farklı süre ve parasetamol konsantrasyonlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. UV-Vis spektrofotometrede 243 nm dalga boyunda konsantrasyon ölçümleri yapılmış, Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri ile Sıfırıncı derece, Birinci derece ve Higuchi kinetik modelleri çıkarılmıştır. Adsorpsiyon kapasiteleri Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri için sırasıyla; PLA/PEG/HA kompozitleri için 139,52 mg/g; 139,58 mg/g; 131,59 mg/g, PLA/PEG/BG kompozitleri için 118,18 mg/g; 121,24 mg/g; 110,71 mg/g olarak bulunmuştur. Sentezlenen PLA/PEG/HA ve PLA/PEG/BG kompozitlerin ve parasetamol yüklenmiş kompozit filmlerin karakterizasyon analizleri, yüzey infrared spektroskopisi (FT-IR), X ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termal gravimetrik analizi (TGA), diferansiyel tarama kalorimetre (DSC) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar hazırlanan kompozitlerin kararlı, yüksek oranda parasetamol adsorplayan kompozitler olduğunu ve ilaç taşıyıcı sistemlerde kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Drug delivery studies has been attracted attention in recent years due to the fact that the active substance have transported to the target tissue and organ, and the drug has an intense effect only in the determined area, thanks to the developments in biotechnology. Hydroxyapatite and bioglass, which have high biocompatibility and proven effectiveness in artificial bone applications, are used in drug delivery systems due to their bioactivity. In the thesis study, composites were formed with hydroxyapatite (HA) and bioglass (BG) and polylactic acid (PLA), the most common biocompatible polymer, to design a drug delivery system. For the design of drug delivery systems, firstly hydroxyapatite and bioglass were synthesized by sol gel method and polylactic acid-based composites were prepared. PLA- based composites were prepared by solution casting method by adding polyethylene glycol (PEG). 
The water retention percentages of PLA/PEG/HA and PLA/PEG/BG composites and structual stabilty of the prepered composites at different pH values at certain time intervals were determined. Paracetamol was used as drug active ingredient.Gas permeability (CO2, O2) analyzes were performed before the drug loading was applied to the synthesized PLA/PEG/HA composites. Appropriate dimensions and adsorption capacities of polymer composite film were determined by using a solution containing 500 mg/L paracetamol for adsorption analysis. In order to determine the adsorption kinetic and isotherm patterns, experiments were carried out at different times and at different paracetamol concentrations. Concentration measurements were made with a UV-Vis spectrophotometer at a wavelength of 243 nm. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models and Zeroth order, First order and Higuchi kinetic models were obtained. Adsorption capacities of the PLA/PEG/HA and  PLA/PEG/BG for Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models, respectively; PLA/PEG/HA composites were found to be 139,52 mg/g; 139,58 mg/g; 131,59 mg/g, PLA/PEG/BG composites were found to be 118,18 mg/g; 121,24 mg/g; 110,71 mg/g. Characterization analyzes of synthesized PLA/PEG/HA and PLA/PEG/BG composites and paracetamol loaded composite films, surface infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA) and  differential scanning calorimetry (DSC) performed using techniques. The obtained results show that the prepared composites are stable, highly adsorbing paracetamol composites and can be used in drug delivery systems.