Sulu çözeltilerden ilaç aktif maddelerin adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of pharmaceutically active compounds adsorption from aqueous solutions
Yazar: ÖZGE YALÇIN
Danışman: PROF. DR. SÜHEYLA ÇEHRELİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Parkinson hastalığının ilaç tedavisinde yaygın olarak levodopa ve entakapon ilaç aktif maddeleri kullanılmaktadır. Dünyada yaşlı nüfus oranının artmasıyla yakın gelecekte 30 milyonun üzerinde Parkinson hastası olacağı tahmin edilmektedir. Yaşlılıkta sık görülen bu hastalığın tedavi yöntemlerinden en çok tercih edileni ilaç tedavisidir. Farmasötik üretimin hemen her aşamasında tehlikeli nitelikte atıklar oluşabilmektedir. Su kaynaklarının bu tehlikeli kimyasal atıklarla kirlenmesi insan sağlığını, çevreyi ve ekosistemi olumsuz etkilemektedir. 
Adsorpsiyon işlemi atık sulardan kirleticilerin uzaklaştırılması için etkili ve ekonomik bir yöntemdir. Bu çalışmada, sulu çözeltilerden levodopa ve entakapon ilaç aktif maddelerinin Amberlit reçineleri ile adsorpsiyonu incelenmiştir. 
Deneysel çalışmanın ilk aşamasında Amberlit IRA-67 adsorbanı kullanılarak levodopa ve entakapon ilaç aktif maddeleri için optimum adsorpsiyon denge süreleri belirlenmiştir. Daha sonra sulu çözeltideki aktif madde başlangıç konsantrasyonu (20-100 mg/L), adsorban miktarı (0,01-0,03 g), sıcaklık (25-45°C) ve pH (2-10) gibi parametrelerin adsorpsiyon kapasitesine etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon öncesi ve sonrası entakapon ve levodopa miktarları, hassas, basit ve hızlı bir ultra performanslı sıvı kromatografisi (UPLC) yöntemi ile belirlenmiştir. Adsorpsiyon mekanizmasının aydınlatılması için deney sonuçları ile Freundlich, Langmuir ve Temkin izoterm modellerinin uyumu araştırılmıştır. Ayrıca hayali birinci mertebe kinetik modeli, hayali ikinci mertebe kinetik modeli, Elovich kinetik modeli ve Weber-Morris partikül içi difüzyon modeli olmak üzere dört farklı kinetik model yardımıyla adsorpsiyon kinetiği incelenmiştir. Adsorpsiyon mekanizmasını açıklamak için termodinamik parametreler de elde edilmiştir. Deneysel çalışmanın son aşamasında, farklı Amberlit reçine türlerinin etkisini incelemek amacıyla, Amberlit IRA-67, Amberlit IRA-96, Amberlit IRA-400 ve Amberlit IRA-958 adsorbanları kullanılarak tekli ve ikili molekül sistemlerinde adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırılmıştır.
100 mg/L başlangıç adsorbat konsantrasyonu ve 25 °C sıcaklık koşulunda levodopa için en yüksek adsorbsiyon kapasiteleri sırasıyla Amberlit IRA-67, Amberlit IRA-96, Amberlit IRA-400 ve Amberlit IRA-958 için 35,59 mg/g, 24,90 mg/g, 8,33 mg/g ve 1,07 mg/g olarak belirlenmiştir. Entakapon için ise Amberlit IRA-67 için 73,01 mg/g, Amberlit IRA-96 ve Amberlit IRA-400 için 69,74 mg/g, Amberlit IRA-958 için ise 68,89 mg/g olarak belirlenmiştir. Ayrıca levodopa ve entakapon ikili sistemlerinde entakaponun adsorpsiyon kapasitesinde azalma olduğu, levodopa için ise Amberlit IRA-67 için adsorpsiyon kapasitesinin yaklaşık olarak aynı değerde diğer adsorbanlar için ise artış gösterdiği gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, Amberlit reçinelerinin antiparkinsonizm ilaç aktif maddeleri levodopa ve entakaponun sulu çözeltilerden adsorpsiyonu için etkili adsorbanlar olduğunu göstermektedir. Ayrıca, adsorbanların adsorpsiyon öncesi ve sonrası morfolojik değişiklikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir.

Abstract:
Levodopa and Entacapone drug active substances are widely used in the drug treatment of Parkinson's disease. It is estimated that there will be over 30 million Parkinson's patients in a recent future, with the increasing rate of elderly population in the world. The most preferred treatment method of this disease, which is common in the elderly adult, is drug therapy. Hazardous wastes can be generated in almost every stage of pharmaceutical production. Pollution of water resources with these hazardous chemical wastes adversely affects human health, the environment and the ecosystem. 
Adsorption process is an effective and economical method for removing contaminants from wastewater. In this study, the adsorption of levodopa and entacapone drug active substances from aqueous solutions was investigated by Amberlite resins. 
In the first stage of the experimental study, the optimum adsorption equilibrium times for levodopa and entacapone drug active substances were determined using Amberlite IRA-67 adsorbent. After, the effects of parameters such as initial active substance concentration (0-100 mg/L), adsorbent amount (0,01-0,03 g), temperature (25-45 °C) and pH (2-10) on the adsorption capacity were investigated. The quantity of levodopa and entacapone before and after adsorption was analyzed by a sensitive, simple and rapid ultra performance liquid chromatography (UPLC) method. The compatibility of the experimental results with the Freundlich, Langmuir and Temkin isotherm models were investigated in order to elucidate the adsorption mechanism. In addition, the adsorption kinetics were examined by using four different kinetic models: pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich kinetic models, and Weber-Morris intra particle diffusion model. Thermodynamic parameters were obtained to explain the adsorption mechanism. In the final stage of the experimental study, in order to examine the effect of different Amberlite resin types, adsorption capacities were compared in single and multi component systems using Amberlite IRA-67, Amberlite IRA-96, Amberlite IRA-400 and Amberlite IRA-958 adsorbents.
In the case of initial adsorbate concentration of 100 mg/L and the temperature of 25 °C the adsorption capacities for levodopa was listed in the order of as; Amberlite IRA-67 (35,59 mg/g) > Amberlite IRA-96 (24,90 mg/g) > Amberlite IRA-400 (8,33 mg/g) > Amberlite IRA-958 (1,07 mg/g). For entacapone this ordering was determined as; Amberlite IRA-67 (73,01 mg/g) > Amberlite IRA-96 (69,74 mg/g)=Amberlite IRA-400 (69,74 mg/g)>Amberlite IRA-958 (68,89 mg/g). For binary systems the adsorption capacity of entacapone decreased for all investigated adsorbent. On the other hand, for levodopa except that the Amberlite IRA-67 the adsorption capacities increased. These results shows that Amberlite resins are influential adsorbents for the removal of antiparkinsonism drug levodopa and entacapone from aqueous solutions.  Additionally, the morphological changes of adsorbents initial and after adsorption were demonstrated by Scanning Electron Microscope (SEM).