Geri Dön

Controlled release of tetracycline hydrochloride from silica based polycaprolactone nanohybrides

Silika esaslı polikaprolakton nanohibritlerden tetrasiklın hidroklorürün kontrollü salınımı

PDF İndir

  1. Tez No: 776612
  2. Yazar: AYBUKE CENGİZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 75

Özet

Biyomalzemeler, biyolojik sistemlerle etkileşime girecek şekilde tasarlanmış doğal veya sentetik malzemelerdir. Metaller, seramikler ve polimerler gibi çeşitli biyomalzeme türleri vardır. Fizyolojik ortamlarında doğal olarak parçalanan veya tamamen çözünen biyobozunur biyomalzemeler, terapötik alan için benzersiz bir fırsat sağlaması nedeniyle hem invaziv hem de invaziv olmayan sağlık izleme için ilgi çekmiştir. Biyobozunur polimerler, doğal ve sentetik polimerler olarak iki ana kategoride sınıflandırılır. Polimerler, kimyasal yapıları ve morfolojileri açısından yüksek ayarlanabilirlik sunarlar ve hidrolize edilebilir bağlar içerirler ve bu bağlar onları hidroliz veya enzim katalizli hidroliz yoluyla kimyasal bozunmaya eğilimli hale getirir. Biyobozunur polimerler endüstride ve araştırmalarda kontrollü ilaç salımı, antikanser ilaç salımı, protein ve peptit salımı, gen salımı ve enzim immobilizasyonunda kullanılmaktadır. Biyobozunur polimerler iki ana yolla bozunabilir; kısmen veya tamamen monomerik birimlere ayrılma. Polimerlerin bozunma hızı, morfoloji, moleküler ağırlık, dağılımı, kristallik derecesi ve çevresel koşullar gibi çeşitli parametrelerden güçlü bir şekilde etkilenir. En çok kullanılan sentetik biyobozunur polimerler polilaktik asit (PLA), poliglikolik asit (PGA), poli (laktik-ko-glikolik asit (PLGA) ve poli(ε-kaprolakton) (PCL) olup kimyasal yapısı esterli olan polyester polimerlerdir. bağ bağları ve endüstride en çok kullanılan bu polimerler alifatik polyesterlerdir. Polikaprolakton (PCL) hidrofobik yarı kristal lineer alifatik bir polyesterdir. PCL iki farklı yöntemle sentez yapılabilir. Bunlar 6-hidroksikaproik (6-hidroksiheksanoik) asidin kondenzasyonu ve e-CL'nin halka açma polimerizasyonudur (ROP). Bir polikondenzasyon olan 6-hidroksikaproik (6-hidroksiheksanoik) asidin kondenzasyonunda 6-hidroksikaproik asit Candida antarctica'dan elde edilen lipaz kullanılarak polimerize edilmektedir. ROP en çok tercih edilen yoldur ve daha yüksek moleküler ağırlığa ve daha düşük polidispersiteye sahip bir polimer verir. PCL esas olarak ε-kaprolakton (ε-CL) monomerinin halka açma polimerizasyonu (ROP) ile sentezlenir. Üç farklı ROP katalitik sistemi vardır ve metal bazlı katalizörler, ε-CL'nin ROP'u için en çok kullanılan katalizörlerdir. Laktonların ROP'unda yer alan metal bazlı bileşikler, katalizörler, başlatıcılar, başlatıcı sistemler veya katalitik sistemler olarak tanımlanabilir. PCL, kontrollü parçalanabilirlik, diğer polimerlerle karışabilirlik, biyouyumluluk gibi geniş uygulanabilirliğe ve avantaj özelliklerine sahiptir ve özellikleri kontrol edilebilir ve ucuza yapılabilirse çok faydalı bir polimer olabilir. İlaç taşıyıcı sistemler (DDS'ler), ilaç güvenliğini artırmak için terapötik etkinliği azaltmak ve istenmeyen yan etkilere neden olmak gibi sorunları önlemek ve hasta uyumunu ve rahatlığını artırmaya yardımcı olmak için geliştirilmektedir. DDS'nin kanser, ağrı, diyabet ve iskemi, miyokard tedavisi gibi tıbbın her alanında birçok önemli uygulaması vardır. DDS'nin salım modeli esas olarak dağıtım aracı, ilaç özellikleri ve çevresel koşullar tarafından etkilenir. İlaç dağıtım sistemleri, yollarına, mekanizmalarına ve kullanılan malzemelere göre değişir ve DDS'nin birkaç yaklaşımı vardır. Bu yaklaşımlardan biri de farmasötik uygulamalarda çok çeşitli alanlarda kullanılan polimerlerdir. Polimerler, DDS'lerde terapötik maddelerin uzun süreler boyunca sabit dozlarda kontrollü salınımını ve siklik dozajlarını ve hem hidrofilik hem de hidrofobik ilaçların ayarlanabilir salınımını sağlama gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, nanohibrit polimerler elde etmek için Pirinç kabuğu külü hazırlama ve pirinç kabuğu külü (RHA) 'nün aktivasyonu, enzim immobilizasyonu ve ardından polimerizasyon gerçekleştirildi. Pirinç kabuğu külü pirinç kabukları yakılarak elde edilmiştir ve ardından 3-Glisidoksipropiltrimetoksisilan (3-GPTMS) ile silanize edilmiştir. Candida antarktika lipaz B'yi immobilize etmek için destek malzemesi olarak kullanılan 3-GPTMS ile silanize pirinç kabuğu külü kullanılmıştır. ɛ-kaprolaktonun enzimatik halka açma polimerizasyonu, immobilize lipaz enzimi Candida antarktika lipaz B (CALB) tarafından sağlanmıştır. enzimatik halka açma polimerizasyonun reaksiyonu ε-kaprolakton ve immobilize enzim ile birlikte başlamış, daha sonra kloroform ile reaksiyon sonlandırılıp çöktürme işlemi yapılarak G-PCL/RHA nanohibrit elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde mikroküreler farklı koşullar denenerek en verimli olanları bulmak için hazırlanmıştır ve ardından en yüksek verimli mikrokürelere İlaç salım deneyi yapılmıştır. İlaç yüklü mikroküreler, w/o/w-çift emülsiyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Çalışmada kullanılan ilaç suda çözünen bir ilaç etken maddesi olduğundan hem PVA hem de ilaç miktarı için doğru oranın bulunması gerekliydi. Bu nedenle farklı PVA yüzdeleri kullanılarak en iyi PVA yüzdesi bulunmaya çalışılmıştır. Burada bulunan en iyi oran ile, PVA konsantrasyonu sabit tutularak farklı ilaç miktarlarında mikroküreler hazırlanmıştır ve en iyi verimi verecek ilaç miktarlarına bakılmıştır. Alabileceğimiz en iyi ilaç yükleme etkinliğine sahip G-PCL/RHA ilaç yüklü mikroküreler elde edilmiştir. İlaç salım deneyleri pH 7.4 koşulunda gerçekleştirilmiştir. İlaç yüklü G-PCL/RHA mikrokürelerin ilaç salımı profilleri belirlenmiştir ve ardından ilaç salım yüzdeleri hesaplanmıştır. İlaç salım sonuçlarına göre en yüksek kümülatif ilaç salım yüzdesi pH 7.4'te %0.5 PVA, 10mg ilaç miktarı olan C1 mikrokürelerinde gözlemlenmiş ve %56 miktarında salım oranı olmuştur, %29 ilaç yüklemesiyle 72 saat de hızlı bir salım göstermiştir. Bu arada en yüksek ilaç yüklemesi, %54 ile %1 PVA ve 10mg ilaç miktarı koşullarında olan B1 mikrokürelerinde gözlemlenmiştir. Çalışmanın son bölümünde, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak mikrokürelerin analiz edilmesi için mikrokürelerin karakterizasyonu ile deneyler sonlandırılmıştır. G-PCL/RHA nanohibrit ve ilaç yüklü G-PCL/RHA mikrokürelerin FT-IR spektrumları, literatürdeki tetrasiklin hidroklorür FT-IR spektrumları ile karşılaştırılmıştır ve mikrokürelerde tetrasiklin hidroklorürün varlığı gözlemlenmiştir. FT-IR sonuçlarında, G-PCL/RHA mikrokürelerin FT-IR piklerin de hem G-PCL/RHA nanohibrit hem de tetrasiklin FT-IR spektrumlarını görülmüş ve bununla, G-PCL/RHA nanohibrit mikrokürelerinde tetrasiklin hidroklorür varlığını kanıtlamıştır. TGA sonuçları, ilaç yüklü G-PCL/RHA mikro kürelerinin ve tetrasiklin hidroklorürün bozunma sıcaklıklarını ve organik ağırlık kayıplarını gösterdi. DSC analizine göre PCL polimerinin erime ve kristalleşme noktalarını gösterdi. Mikroküre yapıları SEM analizi ile gözlemlendi. G-PCL/RHA mikrokürelerinin parçacıklarının çeşitli boyutlarda küresel ve küre benzeri yapılar olduğu ancak literatürdeki mikrokürelere kıyasla çok gözenekli olmadıkları için daha dezavantajlı oldukları görülmüştür. İlaç-polimer etkileşimlerinin daha iyi anlaşılması ve mikrokürelerin ilaç salım mekanizması üzerinde daha yüksek ilaç etkinliğinin nasıl elde edilebileceği konusunda ileri araştırmalarda analiz yöntemleri geliştirilebilir. Mikrokürelere yüklenen hidrofilik ilaçların yanı sıra ilaç salımı in vivo olarak gerçekleştirilebilir. Bu tür çalışmalar literatürde mevcuttur.

Özet (Çeviri)

Biomaterials can be synthetic or natural materials which is designed for interact with the biological systems. There are various type of biomaterials such as metals, seramics and polymers. Biodegradable biomaterials that naturally degrade or completely dissolve in their physiological environments have gained attention for both invasive and noninvasive health monitoring due to providing an unique opportunity for therapeutic field. Biodegradable polymers are classified into two main categories as natural and synthetic polymers. Polymers offer high adjustability in terms of their chemical structure and morphology and they contain hydrolysable bonds and these bonds makes them prone to chemical degradation via hydrolysis or enzymecatalyzed hydrolysis. Biodegradable polymers are using in controlled drug delivery, anticancer drug delivery, protein and peptide delivery, gene delivery, and enzyme immobilization at industry and researches. Biodegradable polymers can degrade in two main ways; partially or fully degrade to monomeric units. Polymers' degradation rate is heavily affected by various factors. Examples of these factors are the following such as the morphology, molecular weight, its distribution, crystallinity temperature and environmental conditions. Polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA) and poly(ε-caprolactone) (PCL) are some of the most used synthetic biodegradable polymers. These are polyester polymers that have chemical structure with ester bond linkages and these polymers most used in industry are aliphatic polyesters. Polycaprolactone (PCL) is a linear aliphatic polyester hydrophobic semi-crystalline. PCL can synthesis with two different methods. These are the condensation of epsilon-hydroxycaproic acid and the ringopening polymerisation (ROP) of e-CL. In the condensation of epsilon-hydroxycaproic acid which is a polycondensation, 6-hydroxycaproic acid is polymerising by using lipase from Candida antarctica. ROP is the most preferred route and it gives a polymer with a higher molecular weight and a lower polydispersity. PCL is mainly synthesized by ring-opening polymerization (ROP) of ε-caprolactone (ε-CL) monomer. There are three different ROP catalytic system and metal-based catalysts are the most used catalysts for ROP of ε-CL. The metal based compounds takes part in the ROP of lactones can be describe as catalysts, initiators, initiating systems or catalytic systems. PCL have wide applicability and advantage such as biocompatibility, controlled degradability, miscibility with other polymers, and if its properties can be controlled and it can be made inexpensively, it can be a very useful polymer. Drug delivery systems (DDSs) are developed to prevent problems such as reducing therapeutic efficacy and causing unwanted side effects for improving drug safety and helping to improve patient compliance and convenience. DDS have many important applications in every field of medicine such as cancer, pain, diabetes and ischemia, myocardial treatment. Release pattern of DDS mainly effect by the delivery vehicle , the drug properties, and the environmental conditions. Drug delivery systems varies based on their route, mechanism and materials used in and there are several approaches of DDS. One of these approaches is polymers that used in a variety of fields in pharmaceutical applications. Polymers have advantages in DDSs as providing controlled release of therapeutic agents in constant doses over long periods and their cyclic dosage, and tunable release of both hydrophilic and hydrophobic drugs. In the first part of this study performed RHA preparation and activation of RHA, immobilization followed by polymerization to obtain nanohybrid polymers. Rice husk ash (RHA) is obtained by burning husks of rice. prepared and then silanized with 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (3-GPTMS). RHA silanized by using 3-GPTMS as support material to immobilize free enzyme Candida antarctica lipase B. Enzymatic ring-opening polymerization (eROP) of ɛ-caprolactone was provided by immobilized lipase enzyme Candida antarctica lipase B (CALB). eROP reaction started along with ε-caprolactone and immobilized enzyme, then G-PCL/RHA nanohybrid obtained after terminating the reaction with chloroform followed by the precipitation. In the second part of the study microspheres prepared by trying different conditions to find best efficiency ones and followed by Drug release experiment to the highest effiency microspheres. Drug loaded microspheres were prepared by W/O/W double-emulsion-evaporation method which is water-in-oil method. Since the drug used in study is a water-soluble drug active substance, have to find the right ratio for both PVA and drug amount. Because of this, tried to find best PVA percentage by using different PVA percentages. Here found the best ratio is %1 PVA. Then looked at the drug amounts by preparing microspheres in %1 and different drug amounts. G-PCL/RHA drug-loaded microspheres with best drug loading efficiency we can get were obtained. Drug release experiments were carried out at pH 7.4 condition The release profiles of the drug-loaded G-PCL/RHA microspheres were determined and afterwards the drug release percentages are calculated. According to drug release results, the highest cumulative drug release percentage was %56 at pH 7.4 in %0.5 PVA, 10mg drug amount conditions microspheres with 72 hours burst level and %29 drug loading. Meanwhile the highest drug loading, efficiency, was in %1 PVA and 10mg drug amount conditions with %54 drug loading. In the last part of study, experiments has been finalized with charactization of microspheres to analyse microspheres by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). FTIR spectra of G-PCL/RHA nanohybrid and drug-loaded G-PCL/RHA microspheres were compared along with literature tetracycline hydrochloride FT-IR spectra and the presence of tetracycline hydrochloride in the micropheres demonstrated. FT-IR results showed both G-PCL/RHA nanohybride and tetracycline FT-IR spectra on G-PCL/RHA microspheres FT-IR results. This proved the tetracycline hydrochloride presence on G-PCL/RHA nanohybrid microspheres. TGA results showed the decomposition temperatures and organic weight losses of drug-loaded G-PCL/RHA microspheres and tetracycline hydrochloride. According to DSC analysis, showed the melting and crystallization points of PCL polymer. Microsphere structures were observed by SEM analysis. Particles of the G-PCL/RHA microspheres were seen to be spherical and sphere-like structures with various size but they were more disadvantage cause of not being as highly porous compare to the literature microspheres. For better understanding drug-polymer interactions and higher how to get higher drug efficiency of microspheres on drug release mechanism, analysis methods can be developed in further studies. Beside drug release of hydrophylic drugs loaded microspheres can be carried out in vivo. Such studies exist in the literature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    637281

    Controlled release of tetracycline hydrochloride from copolymer/gelatin nanofibers

    Kopolimer/jelatin nanoliflerinden tetrasiklin hidroklorür antibiyotiğinin kontrollü salımı

    AYŞE METİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  2. Tez No

    68522

    Antibiotic release from biodegradable microbial polyesters

    Biyobozunur mikrobiyal poliesterleren antibiyotik salımı

    DİLEK ŞENDİL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1997

    Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI

  3. Tez No

    733226

    Biopolyester / natural polymer blends for biomedical applications

    Biyomedikal uygulamalar için biyopoliester / doğal polimer harmanları

    CANSU ÜLKER TURAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  4. Tez No

    115972

    Kontrollü salınım aracı olan tetrasiklin hidroklorid fibrillerinin peri-implantitis olgularında kullanımı

    The use of controlled release device tetracycline hidrochloride in peri-implantitis patients

    OĞUZHAN HAKAN ÖZDEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Diş Hekimliğiİstanbul Üniversitesi

    Oral İmplantoloji Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. TAYFUN ÖZDEMİR

  5. Tez No

    800814

    Doğal polimer içeren polimer karışımlarına dayalı hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve kontrollü ilaç salımındaki kullanımları

    Synthesis, characterization and uses in controlled drug release of hydrogels based on polymer blends with natural polymer

    NİSA ÖZEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Polimer Bilim ve TeknolojisiSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DİLEK İMREN KOÇ

Geri Dön