Biyomedikal Alanda Kullanilmak Üzere Sicaklik Ve Ph’A Duyarlik Akilli Kompozit Hidrojellerin Sentezi, Karakterizasyonu Ve İlaç Salim Davranişlarinin İncelenmesi

Abstract

Dış ortam koşullarına duyarlı cevap verebilen akıllı polimerik biyomalzemeler son yıllarda artan bir ilgiyle araştırmalara konu olmaktadır. Dış ortam koşullarındaki küçük değişikliklere hacimsel geçişler ile tepki göstermelerinin yanı sıra yapılarında gerçekleşen bu makroskopik değişimlerin tersinir olması bu biyomalzemeleri üstün kılan özellikleridir.Sıcaklık değişimi, polimer sistemlerinde en çok kullanılan fiziksel değişimdir. Sıcaklık değişimleri sadece kontrol kolaylığı sağlamanın yanı sıra in vitro ve in vivo olarak da uygulama kolaylığı sağlamaktadır. Sıcaklığa duyarlı faz geçişi gösteren polimerler arasında en sık kullanılan Poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPA)’in alt kritik çözelti sıcaklığı (LCST) 32ºC’dir. Bu sıcaklığın altında hidrofilik olan PNIPA, bu sıcaklığın üzerinde ise hidrofobik özellik taşımaktadır. Sahip olduğu bu eşsiz özellik nedeni ile de biyomoleküllerin ayrılmasında, ilaç salınım sistemlerinde ve hücre adhezyonlarının kontrolünde, hızlı cevap veren yüzeyler oluşturmak için sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, sıcaklığa duyarlı monomer olarak N-isopropilakrilamid ve pH’a duyarlı monomerler olarak itakonik asit seçildi. N-izopropilakrilamid-ko-itakonik asit konvansiyonel metotla, UV-radyasyon ve gama radyasyon polimerizasyon tekniği gibi farklı polimerizasyon yöntemleri sentezlendi. Çözelti pH’ı ve sıcaklığı gibi dış ortam şartlarının dengedeki şişme davranışına olan etkileri incelendi. Hidrojeller hem pH’a hem de sıcaklığa duyarlılık gösterdi. Komonomer konsantrasyonu ve ışınlama dozunun şişme davranışına ve faz geçişine olan etkileri incelendi. Bu hidrojellerin ilaçları adsorplaması ve kontrollü ilaç salım davranışlarını incelemek için Metilen Mavisi model ilaç olarak kullanıldı. Hidrojellerin spesifik adsorpsiyon kapasiteleri jel sistemindeki itakonik asit miktarını arttırmakla arttığı bulundu. Başlangıç ilaç yükleme miktarının, çözelti sıcaklık ve pH’ının hidrojellerin salım davranışlarına olan etkileri incelendi. Salım çalışmaları, hidrojellerin salım davranışı etkileyen temel parametrelerin bazılarının çözelti pH ve sıcaklığının olduğunu gösterdi.

Smart polymeric materials, which exhibit response to external stimuli, have gathered a great interest in recent years. The characteristic feature that actually makes them ‘‘smart’’ is their ability to respond to very slight changes in the surrounding environment. The uniqueness of these materials lies not only in the fast macroscopic changes occurring in their structure but also these transitions being reversible. Temperature is the most widely used physical stimulus in environmentally responsive polymer systems. Not only is the change in temperature relatively easy to control, but also it is readily applicable both in vitro and in vivo. The most extensively studied thermo-responsive polymer is poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), which exhibits a lower critical solution temperature (LCST) of about 32ºC in an aqueous medium. It assumes a swelled coil structure (hydrophilic state) below the LCST and a collapsed globular structure (hydrophobic state) above the LCST. Because of this unique property, it has been widely used in the preparation of stimuli-responsive surfaces for controlling cell adhesion, separation of biomolecules, and drug delivery. In the present work, as mentioned in project application form, NIPAAm was selected as temperature sensitive monomer and itaconic acid as pH-sensitive monomer. N-isopropylacrylamide/itaconic acid copolymeric hydrogels were prepared by different polymerization methods like conventional method, UV-radiation polymerization and gamma radiation induced polymerization, free radical polymerization. The influence of external stimuli such as pH and temperature of the swelling media on the equilibrium swelling properties were investigated. The hydrogels showed both temperature and pH responses. The effect of comonomer concentration and irradiation dose on the swelling equilibria and phase transition were studied. Finally, methylene blue was used as model drugs for the investigation of drug adsorption and controlled release behavior for the hydrogels and microspheres. Specific adsorption capacity of the hydrogels is found to increase with increasing amount of itaconic acid in the gel system. The effect of the initial drug loading amount, temperature and pH of the solution on the controlled release behavior of the hydrogels were investigated. The release studies showed that some of the basic parameters affecting the drug release behavior of the hydrogels are pH and temperature of the solution.