Polimerik malzemelerin ilaç salım sisteminde kullanımı
Use of polymeric materials in drug delivery systems
- Tez No: 1005983
- Danışmanlar: PROF. DR. PELİN BARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya ve Süreç Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kontrollü ilaç salım sistemleri, etken maddenin istenen hızda ve hedeflenen bölgede salınmasını sağlayarak terapötik etkinliğini artıran ve yan etkileri azaltan sistemlerdir. Salım profilinin kontrol edilmesi ve uzatılması amacıyla ilaç taşıyıcı sistemler biyopolimerlerle bir arada kullanılarak terapötik etkinlik iyileştirilebilmektedir. Doksisiklin geniş spektrumlu ve çeşitli bakteriyel enfeksiyonlara karşı yaygın bir şekilde kullanılan etkili bir antibiyotiktir. Sık kullanımı kan plazmasında toksik düzeylere sebep olabileceğinden kontrollü salım sistemleriyle desteklenmesi büyük önem taşımaktadır. Atık tarçın kabuğu tozu gibi sürdürülebilir ve düşük maliyetli biyomalzemelerin katma değerli ürünlere dönüştürülerek değerlendirilmesi ise yeşil kimya prensipleri açısından oldukça önemlidir. Çift katmanlı hidroksitler (LDH), anyon değişim kapasitesi, yüksek yüzey alanı, yüksek biyouyumluluk ve düşük toksisite gibi özellikleri sayesinde antibiyotikler gibi etken maddelerin taşınmasında kullanılan inorganik bileşenlerdir. Bu malzemeler karboksimetil selüloz (CMC) gibi hidrojellerle birleştirilerek kontrollü ve uzun süreli salım profili olan taşıyıcı sistemler geliştirilebilmektedir. Karboksimetil selüloz su ile temas ettiğinde şişerek difüzyon bariyeri oluşturur ve kontrollü salım sistemlerinde yaygın kullanılan biyopolimerlerdendir. Bu tez çalışmasında, çift katmanlı hidroksit yüzeyine farklı kütle miktarlarında (2.5 g, 5 g) atık tarçın kabuğu katkılanarak doksisiklin adsorpsiyonu için dört farklı adsorban hazırlanmıştır. Hazırlanan CB, LDH, 2.5CB@LDH ve 5CB@LDH adsorbanları SEM, XRD, FT-IR, BET ve TGA analizleriyle karakterize edilmiş ve tarçın kabuğunun LDH yüzeyine başarılı bir şekilde katkılandığı ve kompozit yapıyı geliştirdiği doğrulanmıştır. En yüksek maksimum adsorpsiyon kapasitesi 5CB@LDH kompozitiyle 114,9 mg g-1 olarak hesaplanmıştır. İzoterm modelleme sonuçlarına göre LDH ve kompozitler Freundlich izoterm modeliyle uyumludur. Bu sonuç kompozit yüzeylerinin heterojen yapıda olduğunu ve adsorpsiyonun çok tabakada gerçekleştiğini göstermiştir. Kinetik sonuçlarına göre de 5CB@LDH kompoziti en kısa sürede (240 dk) en yüksek adsorpsiyon kapasitesine ulaşan kompozit olmuştur. Kinetik modelleme sonuçları tüm adsorbanların yalancı ikinci dereceden kinetik modeliyle (R2=0,99) uyumlu olduğunu ve adsorpsiyonun kimyasal mekanizmalarla ilerlediğini göstermiştir. Termodinamik sonuçları değerlendirildiğinde ise LDH esaslı kompozitlerde adsorpsiyon sürecinin endotermik olduğu ve sıcaklık artışıyla birlikte adsorpsiyon kapasitesinin yükseldiği tespit edilmiştir. En yüksek adsorpsiyon kapasitesi 50 °C'de 5CB@LDH adsorbanı ile elde edilmiştir. Adsorpsiyon deneyleriyle en üstün adsorpsiyon performansı sergileyen 5CB@LDH belirlenmiş olup ilaç salım çalışmalarına bu kompozitle devam edilmiştir. Salım çalışmaları için CMC polimeri ilaç taşıyıcı sisteme farklı oranlarda (%5, %10, %20) katkılanıp tablet haline getirilmiş olup vücut sıvısını simüle eden yapay mide ve yapay bağırsak tampon çözeltilerinde salım deneyleri gerçekleştirilmiştir. En uzun ve kontrollü salım profili mide ve bağırsak ortamında sırasıyla 77 ve 82 saat olarak %20 CMC içeren 20CMC-Dox/5CB@LDH kompozitiyle elde edilmiştir. CMC'nin pH'a duyarlı şişme özelliği sayesinde taşıyıcı sistemin salım performansı uzatılmış ve iyileştirilmiştir. Salım kinetik modelleme sonuçlarına göre salım profili Korsmeyer-Peppas kinetik modeliyle uyum göstermiştir. Bu sonuç salım mekanizmasının polimer şişmesi ve zincir gevşemesiyle kontrol edilen Süper durum-2 taşınım mekanizması olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Controlled drug delivery systems enhance therapeutic efficacy and reduce side effects by enabling the release of the active substance at a desired rate and at the targeted site. The therapeutic performance can be further improved by using drug carrier systems together with biopolymers to control and prolong the release profile. Doxycycline is a broad-spectrum and effective antibiotic widely used against various bacterial infections. Since its frequent use may lead to toxic levels in blood plasma, supporting it with controlled release systems is of great importance. The conversion of sustainable and low-cost biomaterials such as waste cinnamon bark powder into value-added products is highly significant in terms of green chemistry principles. Layered double hydroxides (LDH) are inorganic materials used as carriers for active substances such as antibiotics due to their anion exchange capacity, high surface area, high biocompatibility, and low toxicity. These materials can be combined with hydrogels such as carboxymethyl cellulose (CMC) to develop carrier systems with controlled and prolonged release profiles. Carboxymethyl cellulose swells upon contact with water, forming a diffusion barrier, and is one of the widely used biopolymers in controlled release systems. In this thesis, four different adsorbents were prepared for doxycycline adsorption by incorporating waste cinnamon bark at different mass amounts (2.5 g, 5 g) onto the surface of layered double hydroxides. The prepared CB, LDH, 2.5CB@LDH, and 5CB@LDH adsorbents were characterized using SEM, XRD, FT-IR, BET, and TGA analyses, confirming that cinnamon bark was successfully incorporated onto the LDH surface and improved the composite structure. The highest maximum adsorption capacity was calculated as 114.9 mg g⁻¹ for the 5CB@LDH composite. According to isotherm modeling results, LDH and the composites were compatible with the Freundlich isotherm model, indicating heterogeneous surface structures and multilayer adsorption. Kinetic results showed that the 5CB@LDH composite reached the highest adsorption capacity in the shortest time (240 min). Kinetic modeling demonstrated that all adsorbents were consistent with the pseudo-second-order kinetic model (R² = 0.99), indicating that adsorption proceeded via chemical mechanisms. Thermodynamic evaluations revealed that the adsorption process in LDH-based composites was endothermic and that adsorption capacity increased with temperature. The highest adsorption capacity was obtained at 50 °C with the 5CB@LDH adsorbent.Among the tested adsorbents, 5CB@LDH exhibited the best adsorption performance and was selected for drug release studies. For release experiments, the CMC polymer was incorporated into the drug carrier system at different ratios (5%, 10%, 20%) and compressed into tablet form, and release studies were carried out in simulated gastric and intestinal buffer solutions. The longest and most controlled release profiles were obtained with the 20CMC-Dox/5CB@LDH composite, reaching 77 and 82 hours in gastric and intestinal environments, respectively. The pH-sensitive swelling property of CMC prolonged and improved the release performance of the carrier system. According to release kinetic modeling results, the release profile was consistent with the Korsmeyer–Peppas kinetic model, indicating that the release mechanism was governed by polymer swelling and chain relaxation, corresponding to a Super Case-II transport mechanism.
Benzer Tezler
- pH duyarlı dendrimer bağlanmış polimerik malzemelerin hazırlanması ve biyomedikal alanda kullanımı
Preparation of pH-responsive dendrimer connected polymeric materials and use in biomedical field
SELDA SEZER
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Alkylacrylamide-based semi-interpenetrating networks for temperature-sensitive smart systems
Sıcaklığa duyarlı akıllı sistemler için alkilakrilamid bazlı yarı iç içe geçmiş ağyapılar
BİRGÜL KALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Kontrollü ilaç salım sisteminde kullanılacak biyouyumlu taşıyıcı implant materyallerinin karakterizasyon tayini
The determination of the characterization of biologically suitable implant materials that are to be used in a controlled medicine transmitting system
PINAR ERDEM
- Poli(n-izopropilakrilamid) temelli çift etkili polimerik malzemelerin sentezi ve ilaç salımında kullanımının araştırılması
Synthesis of pnipam-based dual-responsive polymeric materials and investigation of their use in drug release
AHMET GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TONGUÇ ÖZDEMİR
DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK