Biyobozunur ve/veya pH-duyarlı dekstran hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve kolon-spesifik ilaç salımındaki kullanımları
Biodegradable and/or pH-senstitive dextran hydrogels: Synthesis, characterization and application in colon-specific
- Tez No: 131132
- Danışmanlar: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU, PROF. DR. ALİ GÜNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: pH-duyarlı hidrojel, dekstran hidrojel, BSA, IgG, salım kinetiği, kolona-özgü ilaç salımı, pH-sensitive hydrogel, dextran hydrogel, BSA, IgG, release kinetics, colon-specific drug release
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
BİYOBOZUNUR ve/veya pH-DUYARLI DEKSTRAN HİDROJELLERİN SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU ve KOLON-SPESİFİK İLAÇ SALIR/UNDAKİ KULLANIMLARI Dilek İmren Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı ÖZ Sunulan çalışmada, farklı çapraz-bağlayıcı reaktifler varlığında polisakkarit bazlı bir polimer olan dekstran ile sentezlenen hidrojellerin biyobozunurluk ve/veya pH- duyarlılığı tespit edilmiş ve elde edilen sonuçlar polipeptid ilaçların oral yolla kolana-özgü salımı açısından incelenmiştir. Dekstran/çapraz-bağlayıcı karışımından dekstran hidrojellerin sentezi, dekstranın hidroksil gruplarının moleküller arası yan zincir reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, N.N'-metilenbisakrilamid (MBAm), epiklorohidrin (ECH) ve glutaraldehit (GA) çapraz-bağlayıcı reaktifleri kullanılmıştır. Bu reaksiyonlar, sulu çözelti içerisinde 25-50°C sıcaklıkta, NaOH varlığında yürütülmüştür. Her bir sistem için optimum çapraz-bağlanma koşulları (sıcaklık, zaman ve çapraz-bağlayıcı miktarı) belirlenmiştir. Disk formundaki (çap=6 mm, kalınlık=3 mm) hidrojeller, 37°C'de farklı pH'ya sahip tris tampon çözeltilerine yerleştirilmiştir. Bu şişme çalışmaları, hidrojellerin pH'ya bağlı şişmesinin, çapraz-bağlayıcının miktarı ve fonksiyonel grubundan önemli ölçüde etkilendiğini göstermiştir. Hidrojellerin şişme kinetiği ikinci derece şişme modeli ile değerlendirilmiştir. Denge şişme ve başlangıç şişme hızı hesaplanmıştır. Deneysel şişme değerleri ile kinetik değerler arasında belirgin bir uyumluluğun olduğu görülmüştür. Hidrojellerin elek boyutu (Q ve çapraz-bağlar arası ortalama molekül ağırlığı (Mc), Flory-Rehner teorisi kullanılarak şişme değerlerinden tayin edilmiştir. Bu çalışmada sentezlenen dekstran hidrojellerin Mc değerleri 5011-7430 g/mole aralığında bulunmuştur. Hidrojellerin atomik yapısı FTIR ile analiz edilmiştir. Termal davranışları DSC ve TGA ile araştırılmıştır. Jetlerin yüzey ve kesit yapıları SEM ile incelenmiştir. İki model protein, BSA ve IgG, ağırlıkça %50 çapraz-bağlayıcı içeren Dx-MBAm ve Dx-ECH hidrojellere çapraz-bağlama aşamasında ve emdirme yöntemiyle yüklenmiştir. Yükleme kapasitesi yükleme yöntemine bağlı olarak 1 g kuru jel başına BSA için 22 ve 25 mg, IgG için 3 ve 4 mg aralığında değişmiştir. Hidrojellerden BSA ve IgG salımı, pH'sı 2.0-8.0 aralığında değişen tris tampon ortamlarda, 37°C'de ve sabit derişim farkı sağlamak üzere salım ortamının sürekli yenilendiği koşullarda incelenmiştir. Ayrıca, salım deneyleri model mide-barsak ortamında enzim varlığında/yokluğunda in-vitro olarak da incelenmiştir. Yarı- ampirik güç kanunu denklemi kullanılarak, şişebilen hidrojel disklerden protein salımı için difüzyon üsteli hesaplanmıştır. BSA'nın şahmında Fick difüzyonununampirik güç kanunu denklemi kullanılarak, şişebilen hidrojel disklerden protein salımı için difüzyon üsteli hesaplanmıştır. BSA'nın şahmında Fick difüzyonunun etkili olduğu görülmüş, bu da BSA'nın hidrodinamik çapının hidrojelin elek boyutundan küçük olduğunu göstermektedir. Diğer taraftan IgG salımı hidrojelin şişme/bozunmasıyla (non-Fickian difüzyon) olduğu kadar difüzyonlada kontrol edilmektedir. Dekstran hidrojellerin enzimatik bozunması çeşitli dekstranaz derişimlerinde (0.003-0.5 U/ml), 37°C'de, ağırlık kaybının izlenmesiyle yürütülmüştür. Başlangıç şişme hızının incelendiği kinetik çalışması, dekstran hidrojellerin yığın bozunmaya uğradığını göstermiştir. Bu sonuçlar, yüksek derecede şişebilen ve pH-duyarlı Dx-MBAm ve Dx-ECH hidrojellerin özellikle yüksek molekül ağırlıklı proteinlerin kolona-özgü salımı açısından uygun alternatif taşıyıcılar olduklarını ve hidrojellerin enzimatik bozunma davranışının geliştirilen sistemin başarısını etkileyeceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
BIODEGRADABLE and/or pH-SENSITIVE DEXTRAN HYDROGELS: SYNTHESIS, CHARACTERIZATION and APPLICATION in COLON-SPECIFIC DRUG RELEASE Dilek İmren Hacettepe University, Chemical Engineering Department ABSTRACT In the presented study, biodegradabilities and/or pH-sensitivities of hydrogels synthesized from polysaccharide based polymer, dextran (Dx), in the presence of different crosslinking agents were determined and the results were evaluated for the orally colon-specific delivery of polypeptide drugs. Synthesis of dextran hydrogels from dextran/crosslinker mixtures were carried out by intermolecular side-chain reaction of dextran hydroxyl groups. Monomeric crosslinking agents have been utilized such as N.N'-methylenebisacrylamide (MBAm), epichlorohydrin (ECH) and glutaraldehyde (GA) for this purpose. The reactions were carried out in aqueous solutions at 25-50°C in the presence of NaOH. The optimum conditions (temperature, time and amount of crosslinker) of effective crosslinking for the each system studied were determined. Dextran hydrogels in disc form (diameter=6 mm and height=3 mm) were subjected to various tris buffer solutions (pH: 2.0-9.0) at 37°C. These swelling studies were shown that the pH-dependent swelling of hydrogels was strongly influenced by functional group of crosslinker and the crosslinker content. Swelling kinetic of the hydrogels was evaluated with second-order swelling model. Equilibrium swelling and initially swelling rate were calculated. It was seen that experimental swelling data and kinetic data show remarkably good compatibility. Hydrogels mesh size (Q and average molecular weight between cross-links (Mc) were estimated from swelling data using the Flory-Rehner theory. In this study, Mc values of synthesized dextran hydrogels have been found between 5011-7430 g/mole average values. The atomic structure of hydrogels was studied by FTIR, thermal behaviour was investigated by DSC and TGA. The surface and cross- section structures of the gels were examined by SEM. Two model proteins, BSA and IgG, were loaded into 50%w/w crosslinker containing Dx-MBAm ve Dx-ECH hydrogels at crosslinking reaction and by soaking method. The loading capacity was varied between 22 and 25 mg per gram dry gel for BSA, 3 and 4 mg for IgG by depending loading procedure. The release of BSA and IgG from hydrogels were investigated at 37°C in tris buffer in the range of pH=2.0-8.0 at perfect sink conditions. However the release experiments were also performed in the model of GIT system with and without the dextranase enzyme in vitro conditions. The diffusion exponents were calculated 111with the semi-empirical power law equation for the release of proteins from swellable hydrogel discs. BSA was mainly released by Fickian diffusion, indicating that its hydrodynamic diameter is smaller than the hydrogel mesh size. On the other hand, the release of IgG was governed by diffusion as well as swelling/degradation (non-Fickian mechanism) of the hydrogel. Enzymatically degradation of dextran hydrogels were examined by weight loss in various dextranase concentrations (0.003-0.5 U/ml) at 37°C. The kinetic study on the initial degradation rate have proved that the degradation of dextran hydrogels was showing bulk degradation profile. However this degradation rate was affected from enzyme concentrations. It is shown that, high swelling capacities and pH-sensitivity makes Dx-MBAm and Dx-ECH hydrogels suitable alternative systems for colon-spesific release of high molecular weight proteins and enzymatic degradation behaviour of the hydrogels will effect the success of the developed system.
Benzer Tezler
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Stimuli-responsive polymeric biomaterials for therapeutic applications
Terapötik uygulamalar için uyarici-duyarli polimerik biyomateryaller
AYSUN DEĞİRMENCİ
Doktora
İngilizce
2023
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RANA SANYAL
PROF. DR. AMİTAV SANYAL
- Sulu ortamda radyasyonla başlatılan çapraz bağlanma ile interpolimer komplekslerden nanojel hazırlanması, karakterizasyonu ve farmasötik kullanımı
Preparation of nanogels by radiation-induced cross-linking of interpolymer complexes in aqueous medium, their characterization and pharmaceutical use
MOHAMMADREZA GHAFFARLOU
- Uyarıya duyarlı ve biyobozunur amfifilik kopolimerlerin sentezi, sol-jel faz geçiş ve ilaç salım davranışlarının incelenmesi
Synthesis of stimuli sensitive and biodegradable amphiphilic copolymers, investigation of sol-gel phase transition and drug release behaviors
YASEMİN TAMER
- Drug loading of G-PCL/RHA nanohybrid system and pH effect on drug release
G-PCL/RHA nanohibrit sistemine ilaç yüklenmesi ve ilaç salımına pH etkisi
ÇAĞLA MENTEŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
