Kontrollü salım sistemleri için tıbbi ve aromatik bitkisel yağ bazlı hidrojellerin geliştirilmesi
Development of medicinal and aromatic herbal oil-based hydrojels for controlled release systems
Yazar: CENGİZHAN ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. ELİF HATİCE GÜRKAN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Aljinatlar = Alginates ; Bitkisel yağlar = Plant oils ; Hidrojeller = Hydrogels ; Kontrollü salım = Controlled release ; Mikroküreler = Microspheres

Özet:
Geleneksel metotlarla üretilen ilaçlarda, etkin maddenin hedeflenen dokuya veya kan plazmasına, belirlenen dozajda taşınması mümkün olmayabilir. Bu, etkin maddenin üst gastrointesinal yollarda zarar görmesi, kandaki yarılanma ömrünün kısa olması, başka dokular tarafından tüketilmesi ve hedeflenen dokuya girişin zor olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bağırsak doku hastalıkları ve kanser gibi ilaç tedavisi zor olan hastalıklarının tedavisinde geleneksel yöntemlerle üretilmiş ilaçlar yerine kontrollü salım mekaniğine uygun salım yapan hastalığa özgü tasarlanmış akıllı ilaçlar kullanılmaya başlanmıştır. Akıllı ilaçların üretimine yönelik kontrollü salım aygıtlarının tasarımı günümüzde önemli bir akademik çalışma alanıdır. Kontrollü salım aygıtlarından uyarı tetikleyicili hidrojel mikroküre aygıtlarının tasarımı bu çalışma alanının popüler konularından biridir. Özellikle doğal hidrojel polimerlerinden sentezlenmiş mikrokürelerinin biyouyumluluğu, biyoparçalanabilirliği, düşük toksisitesi, çok çeşitli tasarımlarla kolay ve ucuz sentezlenebilmeleri bu aygıtları ön plana çıkarmaktadır. 
Bu çalışmada terapötik bitki yağlarının oral yoldan kontrollü salımına yönelik kontrollü ilaç salım aygıtlarından doğal hidrojel yapılı mikroküre ilaç ön yapıları sentezlenmiştir. İlaç etkin maddesi olarak, terapötik etkiye sahip kekik uçucu yağı ve kalendula yağı kullanılmıştır. Taşıyıcı hidrojel mikroküreleri ise aljinat ve kitosan kaplı aljinat mikroküreleri olarak iyonik jelasyonla sentezlenmiştir. Mikrokürelerin, karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM), fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopi analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Hidrojel kürelerin salım davranışları pH 1,2 ve pH 6,8 ortamlarında in vitro olarak incelenmiştir. Mikrokürelerin enkapsülasyon verimleri ve ilaç yükleme kapasiteleri incelendiğinde, yağ konsantrasyon artışının enkapsülasyon verimini düşürdüğü, ilaç yükleme kapasitesini arttırdığı görülmüştür. En yüksek yüzde enkapsülasyon verimi KE-KS-2 mikroküresinde (%84 oranında) elde edilirken en yüksek yüzde ilaç yükleme kapasitesini KE-KS-5 mikroküresinde (%67 oranında) elde edilmiştir. Mikrokürelerin salım kinetiği incelendiğinde pH 1.2'de gerçekleşen salımın genellikle Higuchi kinetik modeline uyduğu görülürken, pH 6.8'de gerçekleşen salımın Korsmeyer-Peppas modeline uyduğu görülmüştür. Salım çalışması sonunda en yüksek yüzde kümülatif salım KE-KS-2 mikroküresinde (%63) gerçekleşmiştir. Kitosan kaplama kümülatif yüzde salımı düşürürken salım süresini uzatarak salım profilini iyileştirmiştir. Mikrokürelerin şişme deneylerinde pH 1.2'de ve pH 6.8'deki şişme davranışları incelendiğinde mikrokürelerin pH 6.8'de yüksek oranda şişme gösterdiği görülmüştür.

Abstract:
In drugs produced by conventional methods, it may not be possible to transport the active substance to the targeted tissue or blood plasma at the specified dosage. This is due to the fact that the active substance is damaged in the upper gastrointestinal tract, has a short half-life in the blood, is consumed by other tissues and is difficult to enter the targeted tissue. For this reason, in the treatment of diseases such as intestinal tissue diseases and cancer that are difficult to treat with drugs, instead of drugs produced by traditional methods, smart drugs designed specifically for the disease that are released in accordance with controlled release mechanics have been started to be used. The design of controlled release devices for the production of smart drugs is an important academic field today. The design of hydrogel microsphere devices with stimulu-responsive from controlled release devices is one of the popular topics in this field of study. Especially the biocompatibility, biodegradability, low toxicity of microspheres synthesized from natural hydrogel polymers, easy and cheap synthesis with a wide variety of designs make these devices stand out. 
In this study, natural hydrogel microsphere drug precursors were synthesized from controlled drug release devices for oral controlled release of therapeutic plant oils. Thyme essential oil and calendula oil, which have therapeutic effects, were used as drug active ingredients. Carrier hydrogel microspheres were synthesized by ionic gelation as alginate and chitosan coated alginate microspheres. Characterization of the microspheres was performed by scanning electron microscope (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy analysis. The release behavior of the hydrogel spheres was investigated in vitro at pH 1.2 and pH 6.8. When the encapsulation efficiency and drug loading capacity of the microspheres were examined, it was observed that the increase in oil concentration decreased the encapsulation efficiency and increased the drug loading capacity. The highest percent encapsulation efficiency was obtained in the KE-KS-2 microsphere (84%), while the highest percent drug loading capacity was obtained in the KE-KS-5 microsphere (67%). When the release kinetics of the microspheres were examined, it was observed that the release at pH 1.2 generally followed the Higuchi kinetic model, while the release at pH 6.8 followed the Korsmeyer-Peppas model. At the end of the release study, the highest percent cumulative release occurred in the KE-KS-2 microsphere (63%). The chitosan coating improved the release profile by extending the release time while reducing the cumulative percent release. When the swelling behavior of the microspheres at pH 1.2 and pH 6.8 was examined in the swelling experiments, it was observed that the microspheres showed high swelling at pH 6.8.