Kurkuminin Sudaki Çözünürlüğünün Arttırılması Ultrases Ortamında Aljinat-Kurkumin Kompleksleri Hazırlanması ve Kürecik Eldesi
Improving The Water Solubility of Curcumin by Ultrasonically Prepared Alginate-Curcumin Complexes and Alginate Nano-Beads
Yazar: NİL ERGE AKKAYA
Danışman: PROF. DR. HATİCE HÜCESTE GİZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzün en popüler araştırma konularından biri, kurkuminin sudaki çözünürlüğünü arttırmak ve bunu takiben antioksidan özellik gösteren bu biyo-aktif maddenin biyo-yararlılığını geliştirmektir. Kurkumin antioksidanının, antikanserojen, antitümör davranışlar göstermesi, ayrıca antiinflamatuar, antibakteriyel ve antiviral özelikleri olması biyo-yararlılığını iyileştirmede dikkate alınan en önemli özellikleridir. Bu çalışmanın amacı, kurkuminin sudaki çözünürlüğünün arttırılması, ultrases ortamında aljinat - kurkumin kompleksleri hazırlanması ve kürecik eldesidir. 
Kurkuminin sudaki çözünürlüğünün arttırılması amacıyla, doğal bir polimer olan aljinat seçilmiştir. Aljinat, anyonik bir biyopolimerdir ve yüksek biyo-uyumluluğu, toksik olmayışı, biyolojik ortamda bozunabilir olması, jelleşme ve film oluşturma özellikleri sayesinde mikro ve nano kapsüllerin hazırlanmasında ilgi çekmektedir. Boyutları 2 mm ile 100 nm arasında değişen aljinat kapsülleri ilaç salım sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ultrases (US) ortamında yürütülen çalışmalarda farklı konsantrasyonlarda hazırlanmış aljinat çözeltilerinde kurkuminin sudaki çözünürlüğündeki değişimler gözlenmiştir.
Çalışmada aljinat polimeri iki farklı amaç doğrultusunda seçilmiştir. Biraz önce bahsedildiği gibi suda çözünürlüğü nispeten olmayan doğal antioksidan kurkuminin çözünürlüğünü arttırmaya yönelik bir ajan olarak seçilmesi birinci amaç doğrultusundadır. Diğer amaç ise aljinatın kapsülleme matrisi olarak kulanımı ve mikro ve nano boyutta küreler oluşturmaktır. Doğal bir polisakkarit olan aljinat  polimeri ile enkapsülasyon gerçekleştirilerek kurkumin ve benzeri biyo-aktif bileşikler çevresel zararlı etkenlerden korunur, kontrollü bir şekilde çözündürülür ve salımı yapılır.
Yapılan çalışmalar sonucunda US ortamında hazırlanan % 2'lik (w/w) aljinat çözeltisinde kurkumin çözünürlüğü 0,6035 ± 0,0861 mg/mL'ye kadar arttırılmıştır (pH 7, 25°C). Hazırlanan çözeltilerin CaCl2 çözeltisine damlatılması ile aljinat-kurkumin kürecikleri elde edilmiştir. Elde edilen aljinat - kurkumin kürecikleri için hesaplanan enkapsülasyon verimi % 96,66 ± 1,57'dir.
1 mm yarıçapına sahip aljinat-kurkumin kürecikleri in-vivo çalışmalar için uygun değildir. Bu nedenle çalışmanın son aşamasında aljinat küreciklerinin boyut ayarı üzerine çalışmalar yapılmıştır. Farklı konsantrasyonda aljinat ve CaCl2 çözeltileri hazırlanarak 25°C'de US ortamında damlatma yapılmış ve aljinat küreciklerinin boyutu Optik Mikroskop ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile saptanmıştır. Elde edilen veriler etkin bir şekilde nano-boyutlu aljinat kürecikleri oluşturulduğunu ve küre boyutlarında 9,77 nm'ye kadar inildiğini göstermiştir.

Abstract:
Curcumin is a natural compound, well known for its antioxidant properties. However its water solubility is very poor, limiting its use for many applications. For this reason increasing its water solubility and consequently increasing its bioavailability is an important research topic. The aim of this work is to increase the water solubility of curcumin in water. Ultrasonic processing is preferred to prepare alginate - curcumin complexes. For further studies to increase the solubility and stability of curcumin in water curcumin filled alginate beads are prepared and their encapsulation efficiency is calculated.  Their diameters are 1 mm and is not suitable for in-vivo studies. The last chapter is about nano-bead preparation for in-vivo studies.
Alginate is an anionic biopolymer, a natural polysaccharide, used for improving the bioavailability of curcumin and related substances in drug release and food supplement applications. It has good biocompatibility, biodegradability, non-toxicity, as well as gelation and film formation properties. It has been widely studied for particle formation in the size range of 100 nm to 2 mm for drug delivery systems.
In this work alginate is selected as the agent to increase the water solubility of curcumin. The studies are carried out in the ultrasound environment with different alginate concentrations and the water solubility of curcumin is observed with alginate addition. It is also aimed to create micro and nano-sized particles, using alginate as the encapsulation matrix. 
The solubility of curcumin in 2% (w/w) alginate solution was increased to 0.6035 ± 0.0861 mg/mL at pH 7, at 25°C. Alginate-curcumin beads were prepared and encapculation efficiency for microspheres is % 96,66 ± 1,57.
As part of the investigation on size control, alginate capsules were formed under different concentrations of alginate and CaCl2 solutions with ultrasound, 25°C, and size of capsules was determined by Optic Microscope and Scanning Electron Microscope (SEM). Data show that nano-sized alginate beads were efficiently formed with diameters as small as 9.77 nm.