282723

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLER ÜZERİNDE İLAÇ SALINIMININ İNCELENMESİ Anıl ASMAZ Kimya Anabilim Dalı Fiziksel Kimya Programı Danışman Prof. Dr. Ayşe Zehra AROĞUZ Haziran, 2010 İSTANBUL İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLER ÜZERİNDE İLAÇ SALINIMININ İNCELENMESİ Anıl ASMAZ Kimya Anabilim Dalı Fiziksel Kimya Programı Danışman Prof. Dr. Ayşe Zehra AROĞUZ Haziran, 2010 İSTANBUL Bu çalışma 18/06/2010 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Kimya Anabilim Dalı Fiziksel Kimya programında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir. Tez Jürisi Prof.Dr. Ayşe Zehra AROĞUZ İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Prof.Dr. Gülten ATUN İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Prof. Dr. İrfan KIZILCIKLI İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Doç. Dr. Ayben KİLİSLİOĞLU İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Doç.Dr. Gülten GÜRDAĞ İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Bu çalışma İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yürütücü Sekreterliğinin 4176 numaralı projesi ile desteklenmiştir. ÖNSÖZ Lisans ve yüksek lisans öğrenimim sırasında ve çalışmalarım süresince değerli fikir ve tecrübeleri ile gerek teorik gerekse deneysel katkıları ile gösterdiği yakın ilgi, destek ve anlayışla bu çalışmamın yapılmasında büyük emeği bulunan saygıdeğer hocam Prof. Dr. Ayşe Zehra AROĞUZ’ a; Çalışmalarım boyunca bana yol gösterip, desteklerini hiçbir zaman eksik etmeyen; Arş. Gör. Selcan KARAKUŞ ve Arş. Gör. Yasemin KİŞMİR ‘e, Tüm eğitim, mesleki ve özel yaşantım boyunca bana maddi ve manevi büyük destek veren aileme, Bu çalışma boyunca yardımlarını esirgemeyen çalışma arkadaşlarıma ve çalışmamın uygulama kısmını destekleyen İstanbul Üniversitesi’ne teşekkürü borç bilirim. Haziran, 2010 Anıl ASMAZ iii ÖNSÖZ .......................................................................................................................... III ŞEKİL LİSTESİ ......................................................................................................... VII TABLO LİSTESİ ......................................................................................................... IX SEMBOL LİSTESİ ....................................................................................................... X ÖZET............................................................................................................................. XI SUMMARY ................................................................................................................ XII 1. GİRİŞ .......................................................................................................................... 1 2. GENEL KISIMLAR .................................................................................................. 3 2.1. POLİMER ............................................................................................................................... 3 2.1.1. Polimer Maddelerin Özellikleri ............................................................................................ 3 2.1.2. Polimerlerin Sınıflandırılması .............................................................................................. 4 2.2. POLİMER MALZEMELER HAKKINDA BİLGİ.............................................................. 9 2.3. NANOTEKNOLOJİ ............................................................................................................... 9 2.3.1. Nano-teknolojinin Avantajları............................................................................................ 10 2.3.2. Nano-Teknolojinin Tarihsel Gelişimi ................................................................................. 10 2.3.3. Nanokompozit Nedir? ......................................................................................................... 11 2.3.4. Polimerik Nanokompozitler ............................................................................................... 15 2.4. NANOBİYOTEKNOLOJİ ................................................................................................... 18 2.5. İLAÇ NEDİR? ....................................................................................................................... 18 2.5.1. İlaçların Kaynakları ............................................................................................................ 20 2.5.2. İlaçların Sınıflandırılması .................................................................................................. 20 2.5.3. İlaçların Vücutta Yaptıkları Değişiklikler......................................................................... 22 2.5.4. İlaçların Özellikleri ............................................................................................................. 22 2.5.5. İlaçların Adlandırılması ...................................................................................................... 23 2.6. KONTROLLÜ SALIM SİSTEMLERİ ............................................................................... 23 2.6.1. Kontrollü İlaç Salımı Nedir? .............................................................................................. 23 2.6.2. İlaçların Salım Mekanizmaları: ......................................................................................... 25 2.6.3. Kontrollü Salım Sistemlerinin Sakıncaları ........................................................................ 28 2.6.4. Kontrollü Salım Sistemlerinin Diğer Kullanım Alanları ................................................. 29 2.6.5. Gelecekte Kontrollü Salım Sistemleri ................................................................................ 29 2.6.6. Nanobiyoteknolojinin İlaç Salınımına Etkisi..................................................................... 30 2.7. JELLER ................................................................................................................................. 31 2.7.1. Hidrojeller ............................................................................................................................ 33 iv 2.7.2. Ferrojeller............................................................................................................................. 34 2.7.3. Jellerin Şişmeleri.................................................................................................................. 35 2.8. MADDELERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ................................................................. 36 2.8.1. Elektromanyetik Davranış Türleri..................................................................................... 37 2.8.2. Ferrojellere Manyetik Alanın Etkisi .................................................................................. 39 2.9. LİYOFİLİZASYON İŞLEMİ .............................................................................................. 39 3. MALZEME VE YÖNTEM ..................................................................................... 43 3.1. KULLANILAN MALZEMELER: ...................................................................................... 43 3.1.1. Jelatin.................................................................................................................................... 43 3.1.2. Demir (II) ve demir (III) klorür tuzları ............................................................................. 44 3.1.3. Amonyak Çözeltisi ............................................................................................................... 44 3.1.4. Ranitidin HCl ....................................................................................................................... 44 3.1.5. NaH2PO4 .2H2O ve Na2HPO4 .12H2O ............................................................................... 45 3.1.6. Fosfat Asidi ........................................................................................................................... 45 3.2. KULLANILAN CİHAZLAR ............................................................................................... 46 3.2.1. Saf Su Cihazı ........................................................................................................................ 46 3.2.2.Analitik Terazi ...................................................................................................................... 46 3.2.3. Isıtıcılı Manyetik Karıştırıcı ............................................................................................... 46 3.2.4. Manyetometre ...................................................................................................................... 46 3.2.5.UV (Ultraviyole) Spektrofotometresi .................................................................................. 47 3.2.6. Vakumlu Etüv ...................................................................................................................... 48 3.2.7. pH Metre .............................................................................................................................. 48 3.2.8. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) .......................................................... 48 3.2.9. SEM Hazırlık Sistemleri .................................................................................................... 49 3.2.10. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) .......................................................................... 49 3.2.11. Liyofilizatör ........................................................................................................................ 51 3.3.DENEYİN YAPILIŞI............................................................................................................. 52 3.3.1. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin Hazırlanması .............................................. 52 3.3.3. Manyetik Nanopartiküllerin Şişme Çalışmaları ............................................................... 54 4. BULGULAR ............................................................................................................. 55 4.1. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN ŞİŞME DENEYLERİ .... 55 4.1.1. Manyetik Nanopartiküllerin Destile Su İçerisindeki Şişme Değerleri ............................ 55 4.1.2. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=2,25) İçerisindeki Şişme Değerleri 56 4.1.3. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=3,4) İçerisindeki Şişme Değerleri . 57 4.1.4. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=7) İçerisindeki Şişme Değerleri .... 58 4.2. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN İLAÇ YÜKLEME ÇALIŞMALARI .............................................................................................................. 59 v 4.2.1. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin İlaç Çözeltisinde Uygun Absorbans Değerinin Bulunması ..................................................................................................................... 59 4.2.2. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin İlaç Yükleme Denemeleri İçin Uygun Konsantrasyonda İlaç Çözeltileri Hazırlanması ......................................................................... 60 4.2.3. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerde Ranitidin HCl Yükleme Çalışmaları ...... 60 4.3. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN İLAÇ SALIM ÇALIŞMALARI .............................................................................................................. 63 4.4. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN SEM GÖRÜNTÜLERİ.. 65 4.5. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN FTIR GRAFİKLERİ ..... 69 5. TARTIŞMA VE SONUÇ......................................................................................... 71 KAYNAKLAR ............................................................................................................. 75 ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................. 82 vi ŞEKİL LİSTESİ ŞEKİL 2.1: ARDIŞIK POLİMERLERİN GENEL GÖSTERİMİ ........................................................ 5 ŞEKİL 2.2: DÜZENLİ POLİMERLERİN GENEL GÖSTERİMİ ....................................................... 5 ŞEKİL 2.3: GELİŞİGÜZEL POLİMERLERİN GENEL GÖSTERİMİ ............................................. 5 ŞEKİL 2.4: AŞILI POLİMERLERİN GENEL GÖSTERİMİ............................................................... 6 ŞEKİL 2.5: TERMOPLASTİK POLİMER ÖRNEĞİNİN YAPISI ...................................................... 7 ŞEKIL 2.6: TERMOSET POLIMER ÖRNEĞININ YAPISI .............................................................. 8 ŞEKIL 2.7: YAPILARINA GÖRE NANOKOMPOZİTLERİN GÖSTERİMİ ................................. 14 ŞEKİL 2.8: KANDAKİ İLAÇ DERİŞİMİNİN ZAMANLA DEĞİŞİMİNİN KONTROLLÜ SALIM SİSTEMLERİ VE ALIŞILMIŞ DOZAJ ŞEKİLLERİ İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI24 ŞEKIL 2.9: KONTROLLÜ SALIM YAPAN POLİMERİK SİSTEMLERDEN ETKİN MADDE SALIM MEKANİZMALARI: ....................................................................................... 28 ŞEKİL 2.10: AĞ YAPIDA FAZ GEÇİŞİNİN MAKROSKOPİK GÖRÜNÜMÜ .............................. 32 ŞEKİL 2.11: AĞ YAPIDA FAZ GEÇİŞİNİN MİKROSKOPİK GÖRÜNÜMÜ ............................... 33 ŞEKİL 2.12: POLİMER AĞ PARÇASININ DİAGRAMSAL GÖSTERİMİ .................................... 35 ŞEKIL 3.1: JELATİNİN KİMYASAL YAPISI ................................................................................... 43 ŞEKIL 3.2: RANİTİDİN HCL’İN KİMYASAL FORMÜLÜ ............................................................. 44 ŞEKIL 3.3: RANİTİDİN HCL’IN TAUTOMERIK YAPILARI ........................................................ 45 ŞEKİL 3.4: FOSFAT ASİDİNİN YAPISI .............................................................................................. 45 ŞEKİL 3.5: MANYETOMETRE CİHAZI ............................................................................................ 47 ŞEKİL 3.6: UV- SPEKTROFOTOMETRE CİHAZI ........................................................................... 48 ŞEKİL 3.7: SEM İÇİN ALTIN KAPLAMA ÜNİTESİ ........................................................................ 49 ŞEKİL 3.8: SEM MİKROSKOBU ........................................................................................................ 50 ŞEKİL 3.9: LİYOFİLİZATÖR ............................................................................................................... 51 ŞEKIL 3.10: JELATİN VE DEMİR ÇÖZELTİLERİNİN 4 OC’YE SOĞUTULMASI .................... 52 ŞEKIL 3.11: LİYOFİLİZE İŞLEMİNE GITMEDEN ÖNCE HAZIRLANAN POLİMER KAPLI NANOSÜNGERLER .......................................................................................................... 53 ŞEKİL 4.1: DESTİLE SUDA POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM GRAFİĞİ ..................................... 56 ŞEKİL 4.2: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 2,25) POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİMİ GRAFİĞİ ............................................................................................................................. 57 ŞEKİL 4.3: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 3,4) POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM GRAFİĞİ ............................................................................................................................. 58 vii ŞEKİL 4.4: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 7)POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM GRAFİĞİ ............................................................................................................................. 59 ŞEKİL 4.5: RANİTİDİN HCL ETKEN MADDESİNİN UV-SPEKTROFOTOMETRE’DE BULUNAN MAKSİMUM ABSORBANS DEĞERİ GRAFİĞİ ..................................... 60 ŞEKİL 4.7: LİYOFİLİZE OLAN NANOSÜNGERLERİN ZAMANLA % YÜKLEME DEĞİŞİM GRAFİĞİ ........................................................................... 61 ŞEKİL 4.8: LİYOFİLİZE OLMAYAN NANOSÜNGERLERİN ZAMANLA % YÜKLEME DEĞİŞİM GRAFİĞİ .......................................................................................................... 61 ŞEKİL 4.9: NANOFİLMLERİN ZAMANLA % YÜKLEME DEĞİŞİM GRAFİĞİ........................ 62 ŞEKİL 4.10: LİYOFİLİZE OLAN NANOSÜNGERLERİN ZAMANLA % SALIM DEĞİŞİM GRAFİĞİ ............................................................................................................................. 63 ŞEKIL 4.11: LİYOFİLİZE OLMAYAN NANOSÜNGERLERİN ZAMANLA % SALIM DEĞİŞİM GRAFİĞİ .......................................................................................................... 64 ŞEKIL 4.12: NANOFİLMLERİN ZAMANLA % SALIM DEĞİŞİM GRAFİĞİ ............................. 64 ŞEKİL 4.13: LİYOFİLİZE OLMAYAN NUMUNENİN YÜZEY GÖRÜNTÜSÜ ............................ 65 ŞEKİL 4.14: LİYOFİLİZE OLMAYAN NUMUNENİN YÜZEY GÖRÜNTÜSÜ ............................ 66 ŞEKİL 4.15: NANO FİLMİN KESİT VE YÜZEY GÖRÜNTÜSÜ ..................................................... 66 ŞEKİL 4.16: NANOFİLMİN YÜZEY GÖRÜNTÜSÜ ......................................................................... 67 ŞEKİL 4.17: LİYOFİLİZE OLMAYAN NUMUNENİN KESİT GÖRÜNTÜSÜ ............................ 67 ŞEKİL 4.18: LİYOFİLİZE OLAN ÖRNEĞİNDE PORLARIN GÖRÜNTÜSÜ ............................... 68 ŞEKİL 4.19: LİYOFİLİZE OLAN ÖRNEĞİN KESİT GÖRÜNTÜSÜ .............................................. 68 ŞEKİL 4.20: LİYOFİLİZE OLMAYAN NANOSÜNGERİN FTIR GRAFİĞİ ................................. 69 ŞEKIL 4.21 LİYOFİLİZE OLAN NANOSÜNGERİN FTIR GRAFİĞİ ........................................... 70 ŞEKİL 4.22 NANOFİLMİN FTIR GRAFİĞİ ....................................................................................... 70 ŞEKIL 4.23: MANYETİK NANOSÜNGERİN İLAÇ SALIMI ŞEMASI .......................................... 72 viii TABLO LİSTESİ TABLO 2.1: İLAÇLARIN KAYNAKLARI .......................................................................................... 20 TABLO 4.1: DESTİLE SUDA POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM TABLOSU...................................... 55 TABLO 4.2: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 2,25) POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM TABLOSU ........................................................................................................................... 56 TABLO 4.3: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 3,4) POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM TABLOSU ........................................................................................................................... 57 TABLO 4.4: FOSFAT TAMPON ÇÖZELTİSİNDE (PH 7) POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN % ŞİŞME DEĞERLERİNİN ZAMANLA DEĞİŞİM TABLOSU ........................................................................................................................... 58 TABLO 4.5: POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN YÜKLEME DENGE DEĞERLERİ ..................................................................................................................... 62 ix SEMBOL LİSTESİ Tg CTP STM AFM nm XRD TEM DNA IBM TTS DSÖ qv qw Wb T µr UV/Vis FTIR SEM qe : Camsı Geçiş Sıcaklığı : Cam Takviyeli Polyester : Taramalı Tünelleme Mikroskobu : Atomik Kuvvet Mikroskobu : Nanometre : X Işını Kırınımı : Transmisyon Elektron Mikroskobu : Deoksiribo nükleik asit : International Business Machines; Uluslararası İş Makineleri : Transdermal Terapötik Sistem : Dünya Sağlık Örgütü : Hacimce Şişme Oranı : Ağırlıkça Şişme Oranı : Weber : Tesla : Manyetik Geçirgenlik : Ultraviole Visible Spektrumu : Fourier Transform Infrared Spectroscopy : Taramalı Elektron Mikroskobu : Adsorpsiyon kapasitesi x ÖZET POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLER ÜZERİNDE İLAÇ SALINIMININ İNCELENMESİ Günümüzde, biyomedikal uygulamalarda biyobozunur polimerik maddelerin gelişmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Biyomedikal malzemeler üzerinde yapılan araştırmaların sayısında artış olmaktadır. Bu amaçla, bozunabilir polimerik biyomalzemeler biyomedikal araştırmaların gelişmesinde tercih edilmektedir. Doku mühendisliği ve kontrollü ilaç salım sistemleri gibi gözenekli yapıda iskele materyallerinin hazırlanması örnek olarak verilebilir. Son yıllarda biyobozunur polimerler taşıyıcı olarak ilaç salım sistemlerinde araştırıcıların ilgisini çekmiştir. İlaç salım sistemlerinde polimerik taşıyıcılar ortamın elektriksel, manyetik özelliklerine ve pH’ına bağlıdır. Bu çalışmada Fe+2 ve Fe+3 tuzlarından yararlanılarak manyetik özellikli nanopartiküller hazırlanmıştır. Bu amaçla doğal bir biyopolimer olan jelatin seçilmiştir. Jelatin manyetik nanopartikülleri bir kabuk gibi kaplamaktadır. Nanopartikül ve nanosüngerin suda ve fosfat tampon çözeltide farklı pH’larda şişme davranışları incelenmiştir. Ayrıca, ilacın bu partiküller üzerinde yükleme ve salım özellikleri araştırılmıştır. Yükleme ve salım özellikleri için, model ilaç olarak Ranitidin HCl kullanılmıştır. Hazırlanan nanosüngerlerin şişme davranışlarını karşılaştırmak amacıyla bir kısmı liyofilize edilmiştir. Liyofilizasyon işlemi şişme miktarının artmasında etkili bir rol oynamıştır. Yüzey morfolojileri ve yapısal analizleri çalışmaları için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) cihazları kullanılmıştır. Bu çalışmada hazırlanan manyetik nanosüngerlerin liyofilize edildikten sonra gözenek yapısının büyüdüğü, şişme miktarının arttığı gözlenmiştir. Ranitidin HCl’in adsorpsiyon kapasitesi ise yine liyofilize olan örnekte daha fazla bulunmuştur. Liyofilize olan örneğin şişme miktarı pH’ın 2,25 olduğu çözeltide % 47 değerine ulaşmıştır. xi SUMMARY THE INVESTIGATION OF DRUG RELEASE ON POLYMERCOATED MAGNETİC NANOPARTICLES Recently, significant advances have been made in the development of biodegradable polymeric materials for biomedical applications. The number of researches on these biomedical materials are increasing. For this purpose, degradable polymeric biomaterials are preferred candidates for developing biomedical researches such as porous structures as scaffold for tissue engineering and as controlled release drug delivery systems. In recent years, biodegradable polymers have attracted attention of researchers to be used carriers for drug delivery systems. The polymeric carriers for drug delivery systems depend on the properties of electrical, magnetic properties and pH of the medium. In this study, magnetic nanoparticles have been prepared by using Fe +2 and Fe +3 salts. For this purpose gelatin was chosen as naturel biopolymer. Gelatin covers magnetic nanoparticle as a shell. The swelling behavior of the nanoparticles and nanosponge in water and in phosphate buffer solution at different pH have been investigated. Besides that, the loading and release of the drug on the particles have been research. Ranitidine HCl has been used as a model drug for delivering property of the particles. Scanning electron microscope (SEM) and Fourier Transform Infrared Spektroscopy (FTIR) have been used to investigate the morphological and structural analysis of the polymer covered magnetic nanoparticles, respectively. After lyophilization process it was observed that the pores size and the swelling amount of the magnetic nanosponge preperad in this work increased. The capacity of the adsorption of Ranitidin HCl on the nanosponges also increased on the lyophilized samples. The amount of the swelling of the lyophilized sample was reached to 47 %, in the solution at pH= 2,25. xii 1. GİRİŞ Biyomalzemeler üzerinde yapılan bilimsel çalışmalarda son yıllarda büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Özellikle manyetik alana duyarlı polimerik nanopartiküller, gen mühendisliğinde büyük ilgi çekmektedir. Biyopolimerik malzemeler, doğal maddeler olup canlı organizmalarla ilgili çalışmalarda organizmaya uyum sağlamaktadırlar. Bu nedenle gen mühendisliğinde hücre büyümesi deneylerinde tutucu-iskele olarak ve ilaç yükleme ve salım sistemlerinde hidrojel olarak kullanılmaktadırlar [1-3]. Özellikle manyetik alana duyarlı manyetik nanopartiküller ilaç salım sistemlerinde sağlıklı ve etkin bir şekilde kullanılmaktadırlar [1,4]. Ayrıca manyetik nanosüngerler hidrojeller gibi sentezlenmekte olup, sünger yapı birbirine bağlı nanoporlardan oluşmuştur. Bu porlar ilaç yada benzeri maddeleri tutmak için uygun depo vazifesi görmektedirler. Bu tür jeller manyetik alana duyarlı olduklarından manyetik alan şiddetine bağlı olarak şişme davranışları gösterirler [5,6]. Manyetik alana duyarlı nanosüngerlerin ayrıca adsorpsiyon çalışmalarında iyi bir adsorbent oldukları gözlenmiştir [7]. Son yıllarda, literatür çalışmalarında, Gaihre ve arkadaşları jelatin kaplı demir oksit partikülleri ile üç boyutlu kristal yapılar oluşturmuşlardır ve bu yapıları ilaç yükleme, salım çalışmalarında taşıyıcı sistem olarak kullanmışlardır [1-8]. Koizumi çalışmalarında ise, kitosan kaplı tabletlerden ilaç salımının mekanik modellemesini yapmıştır [3]. Lin ve Metters’ın yaptıkları çalışmada; kontrollü salım formülasyonu için hidrojeller kullanarak ağ yapı oluşturmuşlar ve ayrıca matematik modelleme yapmışlardır [2]. Özellikle, ilaç yükleme çalışmalarında pH’a duyarlı ağ yapılı hidrojel filmlerden yararlanılmıştır [9-11]. Sıcaklığa duyarlı manyetik polimer partiküller ilaç taşıyıcı sistemler olarak oldukça yaygın bir şekilde hazırlanmakta ve ilaç salım sistemlerinde kullanılmaktadırlar [12-14]. Kontrollü salım sistemlerinde ciprofloxacin hidroklorid, anti epileptik ilaçları, antikanser ilaçları gibi günümüzde yoğun olarak ihtiyaç duyulan ilaçlar üzerinde çalışmalar yapılmaktadır [15-17]. İlaç salım sistemlerinde kullanılan manyetik nanopartiküllerin manyetik kısmı Fe+2 ve Fe+3 tuzlarından oluşmakla birlikte polimerik matriks kısmı için değişik özellikte polimerler 1 kullanılmaktadır. Örneğin albümin aljinat [18], poli(kaprolakton), poli(etilenoksit) [19], kitosan [20], en çok kullanılan polimerik yapılardır. Polimer yapının manyetik yapı ile birleştirilmesi, manyetik özelliğin yanında fiziksel ve kimyasal özelliklerde de iyileştirme sağlamaktadır. A. Basit ve arkadaşlarının çalışmalarında; Ranitidin HCl’in canlı ortamdaki kararlılığı kesikli proses kullanılarak incelenmiştir [21]. Bu çalışmalarında gastrointestinal sistemde aktif, inaktif ve hatta toksik olan ilaçlar kullanılmıştır. Liu ve arkadaşlarının yaptığı araştırmada hidrotermal metod ile içi boş magnetik nanoküreler hazırlanmış olup bu kürelerin mikro yapısal analizleri yapılmış ve özellikleri incelenmiştir. Magnetik nano küreler ferromagnetik davranışlar göstermekte olup rihodamin ilacının taşıyıcısı olarak kullanılmışlardır. Burada ilaç salımının pH’a ve ortamın tuzuna bağlı bir profil izlediği görülmüştür. Bu da teknolojik ve biyolojik uygulamalara ışık tutmaktadır [22]. Bu çalışmada amaç; Fe+2 / Fe+3 tuzlarından yararlanılarak manyetik nanopartiküller hazırlamak ve bu partiküller üzerinde kontollü ilaç salım çalışmaları yapmaktır. Bu amaçla, model ilaç olarak Ranitidin HCl seçilmiştir. Hazırlanan manyetik nanopartiküller doğal bir polimer olan jelatin ile kaplanmıştır. Bu partikülllerin farklı pH ortamlarında şişme davranışları Ranitidin HCl’in yükleme miktarları ve salım özellikleri inelenmiştir. Hazırlanan partiküllerin yapısal analizleri için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier transform Infrared Spektroskopisinden (FTIR) yararlanılmıştır. 2 2. GENEL KISIMLAR 2.1. POLİMER Polimer sözcüğü poli ve mer kelimelerinden türetilmiş olup birbirinin aynı veya farklı mer adı verilen birimin çok sayıda tekrarları ile ortaya çıkan büyük moleküllü bileşikler veya makro moleküller olarak tanımlanabilirler. 2.1.1. Polimer Maddelerin Özellikleri Polimer maddelerin özellikleri karşılaştırmalı olarak aşağıda belirtilmiştir. 1. Küçük moleküllü maddeler genellikle gaz veya sıvı haldedirler, polimerler ise büyük moleküllü olup genellikle katı halde ve serttirler. 2. Küçük moleküllü bileşikler uygun çözücülerde kolay çözünürler. Polimerlerin ise çözünmeleri zordur ve çözünme şekilleri küçük moleküllü bileşiklerden tamamen farklıdır. Çözücü molekülleri polimer molekülünden çok küçük olduğu için, önce polimerin içine girerler. Bu yüzden polimer şişer ve hacmi artar. Bunun sonucunda makromoleküller arasında olan bağ kuvvetleri zayıflar ve polimerler birbirinden ayrılarak çözeltiye geçerler. 3. Genellikle, küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin saydam olduğu, yüksek moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin ise saydam olmadığı gözlenmektedir. 4. Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin kristalleşmesi genellikle kolaydır ve belli bir sıcaklıkta olur fakat yüksek moleküllü birleşmeler için kristalleşme oldukça zor ve geniş sıcaklık aralığında olmaktadır. 5. Küçük moleküllü birleşimlerin çözeltilerinden veya eriyik halinden, ince tabakalar meydana getirilemezken, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinden veya eriyik halinden ince tabakalar meydana getirilebilir. 3 Polimerler, yüksek sıcaklığa, sertliğe, darbeye ve korozyona karşı dayanıklılığına göre geniş uygulama alanlarına sahiptirler. 2.1.2. Polimerlerin Sınıflandırılması Polimerler çok çeşitli şekillerde sınıflandırılabilirler [23]. 1.Polimerler elde edildiği yere (kaynaklarına) göre doğal ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılırlar. Doğal polimerler: Bunlar doğada var olan polimerlerdir. Doğal kauçuk, protein, nişasta, lignin, pamuk, ipek, yün, lignin, jelatin, kitosan, selüloz doğal polimerlere örnektirler. Sentetik polimerler: Yapay olarak sentezlenen polimerlerdir. Endüstride monomerlerden başlayarak sentez edilen polietilen, polipropilen, polimetilmetakrilat, naylon grubu polimerlerle, poliesterler, poliamid gibi polimerler örnek olarak verilebilirler. 2. Polimerler yapılarına göre organik ve inorganik olmak üzere ikiye ayrılırlar: Organik polimerler: Organik moleküllerden oluşmuş polimerlerdir. Sentetik ve doğal olabilirler. Selüloz, nişasta, protein, polietilen gibi polimerler organik polimerlere örnek olarak gösterilebilir. İnorganik polimerler: Metal ve ametallerden oluşmuş polimerlerdir. İnorganik sentetik polimerlere polisülfürler, polioksiloksanlar ( Si-O ) örnek olarak gösterebilir. İnorganik polimerler organik polimerlere göre daha yüksek ısı dayanımına sahip ve daha serttirler. 3. Polimerler oluştuğu monomer sayısına bağlı olarak homopolimer ve olmak üzere iki gruba ayrılırlar: Homopolimer: Tek bir monomer biriminin tekrarlanması ile oluşan polimerlerdir. Polipropilen ve polistiren örnek olarak gösterilebilir. 4 kopolimer Kopolimer: Birden fazla sayıda farklı birimlerden oluşan polimerdir. Kendi içinde sınıflanabilirler; a- Ardışık (alternatif) polimerler: A ve B monomerlerinin polimer zinciri boyunca ardı ardına düzenlenerek oluşturduğu polimerlerdir. Örnek olarak stiren-maleikanhidrit gösterilebilir. Şekil 2.1: Ardışık polimerlerin genel gösterimi b- Düzenli (Blok) polimerler: A monomerinden oluşmuş polimer bloklarının B monomerinden oluşmuş polimer bloklarına bağlanması ile oluşan polimerlerdir. Örnek olarak stiren-izopren gösterilebilir. Şekil 2.2: Düzenli polimerlerin genel gösterimi c- Gelişigüzel (Random) polimerler: İki ayrı cins monomerin zincir boyunca dağınık sıralanması gösterilebilir. ile oluşmuş kopolimerlerdir. Örnek olarak stiren-metilmetakrilat Şekil 2.3: Gelişigüzel polimerlerin genel gösterimi 5 d- Aşılı (Graft) polimerler: A monomerinden oluşan makromolekül zincirine B monomomerinden oluşmuş oligomerin aşılanmasıdır. Böylece dallı kopolimer meydana gelir. Örnek olarak stiren –metilmetakrilat gösterilebilir. Şekil 2.4: Aşılı polimerlerin genel gösterimi 4. Polimerler zincirlerinin kimyasal veya fiziksel yapısına göre, lineer polimerler, dallanmış polimerler ve çapraz bağlı polimerler olmak üzere üç grupta incelenebilirler. Lineer polimerler ve dallanmış polimerler tekrar işlenebilirlerken, çapraz bağlı polimerler tekrar işlenemezler. 5. Sentez yöntemine göre polimerler, kondenzasyon (kademeli) ve zincir (katılma) olmak üzere iki grupta toplanabilirler: Kondenzasyon polimerleri: En az iki fonksiyonlu grup içeren monomerlerin aralarından küçük bir molekülün (su, amonyak, vb) ayrılmasıyla oluşurlar. Örnek olarak polietilen adipat poliesterinin, etilen glikol ve adipik asit monomerlerinden eldesi gösterilebilmektedir. Zincir (katılma) polimerleri: Zincir polimerleşmesinde; iyonik (anyonik veya katyonik), koordinasyon veya serbest radikal başlatıcı yöntemi kullanılarak polimerler elde edilebilir. Sentez reaksiyonu; bir çift bağın açılması ve monomerlerin birbirine zincirin halkaları gibi katılması ile oluşan polimerlerdir. Örnek olarak, etilenden polietilen elde edilmesi gösterilebilir. Basamaklı polimerlerde iki veya daha fazla fonksiyonlu molekülün kondenzasyonu sonucu bağlanma söz konusu iken, zincir katılma polimerleşmesinde; iyonik, 6 koordinasyon veya serbest radikal başlatıcı yöntemi kullanılarak polimerler elde edilebilir [23]. 6. Isısal davranışlarına göre polimerler termoplastik, termoset ve elastomerler olmak üzere üç gruba ayrılırlar: Termoplastik: Uzun bağımsız zincirler halinde bulunan lineer veya dallanmış zincirlerden oluşan polimer sistemlerine termoplastik adı verilir. Bir termoplastik örneği; ısıtıldığında belirli bir sıcaklıkta iken akışkan hale geçebilir. Yani termoplastikler; ısıtıldıklarında yumuşayan, soğutulduklarında tekrar sertleşen plastik gruplardır. Zincir içinde kovalent bağlara, zincirler arası ise van der Waals bağlara sahiptirler. Molekül yapılarında çapraz bağ içermediklerinden dolayı ısı ve basınç altında plastik özelliklerini koruyan polimer yapılardır. Bu maddelere ısı ve basınç altında defalarca şekil vermek mümkündür. Termoplastların gerektiğinde ısıtılarak eritilmesi ve kalıplanması mümkündür. Bu da çevre koruma açısından özel bir anlam taşır. Termoplastların bir başka avantajları da çatlak ve kırıkların ısı yardımıyla kaynatılabilmeleridir. Termoplastiklerin özellikleri sıcaklığa bağlıdır. Camsı geçiş sıcaklığı Tg denilen belirli bir sıcaklık bölgesinin üzerinde zincir molekülleri belirli bir ısıl hareketlilik kazanırlar. Böylece madde daha kolay bükülebilir hale gelir. Sıcaklık çok yükselirse, primer bağlar teker teker çözülmeye başlar, molekül zincirleri parçalanır ve düşük moleküllü maddeler haline geçer. Malzeme hasara uğrar. Şekil 2.5’te bir termoplastik polimer örneğinin yapısı görülmektedir. Şekil 2.5: Termoplastik Polimer Örneğinin Yapısı 7 Termoset: Yüksek oranda çapraz bağ içeren sistemlere termoset adı verilir. Termosetler, ısıtıldıklarında sertleşen ve bu halini sonsuza dek koruyan plastiklerdir. Termosetler, ısıtılınca önce yumuşarlar fakat yumuşarken aynı anda çapraz bağ oluştukları için sertleşmeye başlarlar. Zincir içinde ve zincirler arasında kovalent bağlara sahiptirler. Yüksek çapraz bağlı termoset polimerik bir malzeme ısıtıldığında eriyerek sıvı hale geçmez. Çok yüksek sıcaklıkta bağların bozulması nedeniyle parçalanır ve bozunurlar. Cam güçlendirici plastikler olarak kullanılan doymamış polyester reçineler termosetlere bir örnektir [23,24]. Şekil 2.6’da bir termoset polimer örneğinin yapısı görülmektedir. Şekil 2.6: Termoset Polimer Örneğinin Yapısı Elastomerler: Elastiklik özelliğine sahip polimerlere elastomerler adı verilir. Elastomerler genellikle kauçuk adıyla anılmaktadırlar. Elastomer polimeri oluşturmak için birbirine bağlanan her bir monomer; genellikle karbon, hidrojen, oksijen veya silikondan yapılmıştır. Oda sıcaklıklarında genel olarak yumuşak ve deforme edilebilirler. Contalar, yapıştırıcılar ve kalıpla üretilen esnek parçalar elastomerlerin kullanım alanlarına örnektirler. Elastomerler, doğal ve sentetik olarak elde edilirler. Doğal kauçuklar, bitki özsuyundan elde edilen bir liftir ve ağaçların özsuyundan yapılırlar. Sentetik olanları ise kimya endüstrisi tarafından yağdan üretilirler. 8 2.2. POLİMER MALZEMELER HAKKINDA BİLGİ Bir işin yapılabilmesinde kullanılan doğal ya da yapay olarak üretilmiş maddelere malzeme denir. Selüloz, nişasta, doğal kauçuk gibi doğada hazır bulunan polimerler, çok eski zamanlardan beri insanların kullandığı malzemelerin başında gelir. Doğal polimerlerin bazı kimyasal ve fiziksel özelliklerindeki eksikliklerinden dolayı bu polimerlerin yanı sıra sentetik polimerler de kullanılmaya başlanmıştır [24]. 1868 yılında bulunan “selüloid” ilk polimer malzemesi olarak bilinmektedir. 1909 yılında Amerika’da polimer malzemelerin endüstriyel alanda kullanılmasıyla plastik endüstrisi gelişmeye başlamıştır. Karbon, grafit ve cam elyafı gibi maddeler plastiklerin gelişmelerinde büyük önem taşımakla birlikte polimer matrisli kompozitlerin oluşumuna katkıda bulunmuşlardır. Bu plastiklerin mekanik özellikleri üstün olup yüksek sıcaklıklarda mukavemet göstermemesi sorun oluşturmuştur. Nanokompozit malzemeler, kompozit malzemelerin bir sınıfıdır. Son yıllarda üretilen yeni malzemelerin yapısındaki en yeni malzeme grubudur. Seramik, metal, plastik gibi genel temel malzeme grupları için moleküler seviyede yapısı düzenlenmiş kompozit malzemelerin isimlendirilmesi için kullanılmaktadırlar. Ayrıca, biyokompozit malzemeler de bu grupta sayılmakta olup, biyopolimerlerden elde edilmektedir. Sedef günümüzde keşfedilen en değerli biyokompozittir. 2.3. NANOTEKNOLOJİ Nanoteknoloji, maddeyi atomik ve moleküler seviyede kontrol etme bilimidir. Malzemenin yapısında, genel olarak 100 nm ve daha küçük boyuta inilerek yeni malzemeler tasarlamak ve geliştirmekle ilgilidir. Nanoteknoloji birçok alanı kapsayan bir bilim dalıdır. Fizik, malzeme bilimi, elektronik, kimya, biyoloji, tıp, gen mühendisliği gibi bilim dallarından araştırmacılar, nanoteknoloji çalışmaları yapmaktadırlar. 9 2.3.1. Nano-teknolojinin Avantajları Nano-teknoloji ile elde edilen ürünler, kaliteli, uzun ömürlü, ucuz, hafif ve boyutsal olarak diğer ürünlere göre daha küçüktürler. Bu özelliklerinden dolayı, bu ürünleri kullanan toplumlar hem ekonomik olarak daha üstün olacaklardır hem de halkın yaşam kaliteleri artacaktır. 2.3.2. Nano-Teknolojinin Tarihsel Gelişimi Nanoteknoloji ile ilgili ilk adımlar 1860’lı yıllarda kolloid biliminin bulunmasıyla kolloidlerin büyüklüğünün 1-1000 nm arasında değiştiğinin anlaşılması sonucu ortaya atılmıştır. 1949 yılında Bower tarafından DNA’nın montmorillant vasıtasıyla absorpsiyonuyla bir molekülle kil arasındaki etkileşim açıklanmıştır. 1959 yılında Richard Feynman malzeme ve cihazların çok küçük boyutlara indirilebileceğini ve nano-yapıların bu cihazlarla ölçülebileceğini, bununla beraber geniş kullanım alanlarının oluşabileceği fikrini ortaya atmıştır. Feynman’ın ortaya attığı bu fikir bilim adamlarının ilgisini çok çekmiştir. Richard Feynman’ın ‘ Aşağıda keşfedilecek çok yer var’ varsayımına göre maddenin küçük boyutlarda elde edilmesi ve malzemelerin buna göre yapılması büyük ilerlemelere yol açtığı gibi bazı problemleri de beraberinde getirmiştir. Buna göre, boyutların çok küçük olması mevcut cihazlarla bir incelemenin çok zor olduğu anlaşılmıştır. Bunun üzerine IBM firması 1981 yılında “Taramalı Tünelleme Mikroskobu” (STM) üretmiştir ve üretimi gerçekleştiren bilim adamları Nobel Fizik ödülünü almışlardır. Aynı yıllarda STM’ dan sonra “Atomik Kuvvet Mikroskobu” (Atomic Force Microscope) (AFM) geliştirilmiştir. Bu sayede nano düzeyde ölçüm yapılabilmiştir [25]. 1989 yılında USA’da Argonne National Labaratuvarı nanofaz materyaller esasına dayanan bir şirketin kurulmasına yardımcı olmuştur. 1990 yılında da araştırmalar 10 yapılmış ve Fullerene Karbon Nano Tüpleri bulunmuştur. 1992 yılında Nanostructures Materials isimli ilk nanomateryal dergisi yayınlanmıştır. 2001 yılında prototip yakıt hücresi nanotüplerden yararlanılarak yapılmıştır. 2002 yılında 10-100 nm boyunda nanomalzeme içeren leke tutmayan pantolonlar üretilmiştir. Son yıllarda ise süper renk ayırımına, süper görüntüleme açısına ve hızlı görüntü yenileme özelliklerine sahip nanoyapılı dizüstü bilgisayarlar, nem, ozon ve ısıya dayanıklı fotoğraf kağıtları, kırışıklıkları önleyen, yaşlanmayı geciktiren, zararlı UV ışığını geçirmeyen kozmetik ürünler, kir ve su tutmayan, kırışmayan ve kötü kokmayan tekstil ürünleri üretilmeye başlanmıştır. 2.3.3. Nanokompozit Nedir? Nanokompozitler benzersiz özelliklere sahip olan birkaç nanometre büyüklüğündeki kil gibi ultra-ince faz dispersiyonu olan yüksek performanslı materyallerin bir sınıfıdır [26]. 'Nano' sözcüğü Yunanca cüce anlamında olup asıl kökeni 'nanos' sözcüğünden gelmektedir. Nanometre (nm) 1 metrenin milyarda biri olan teknik bir ölçü birimidir. 1nm = 10-9 m = 10-6 mm Nanokompozitlerin uzunluk, genişlik ve kalınlık, boyut gibi özelliklerinin en azından biri 1-100 nm aralığında olmalıdır [27,28]. Bu malzemenin teknolojideki amacı; düşük maliyetli, yüksek performanslı ürünler elde edip sanayide büyük ilerlemeler kaydetmektir [29]. 2.3.3.1. Nanokompozitlerin Özellikleri: Nanokompozit malzemelerin; geleneksel malzemeler ile karşılaştırıldıklarında ekonomik, mekaniksel, elektriksel, bariyer ve ısısal kararlılık gibi üstün özelliklere sahip oldukları görülmektedir. 11 Nanokompozitlerin; hem hafif oluşları hem de diğer malzemeler gibi yüksek maliyet gerektirmemeleri onlara üstünlük sağlamıştır. Diğer malzemelere göre daha yüksek elastikiyet modülüne sahiptirler ve daha sağlamdırlar. Kırılmalara karşı oldukça dayanıklıdırlar. Nanokompozitlerin içerdikleri silikat tabakaları sayesinde daha düşük geçirgen özellik gösterirler. Nanokompozitlerin camsı geçiş sıcaklıkları saf polimerlere göre daha yüksektir yani daha yüksek sıcaklıklarda daha kararlı yapı gösterirler. Bilim adamları, çeşitli incelemeler sonucunda nanokompozitlerin içerdikleri kil miktarları ile elektriksel iletkenlikleri arasında bir orantı olduğunu gözlemlemişlerdir [25,30,31]. 2.3.3.2. Nanokompozitlerin Sınıflandırılması: Nanokompozitler yapılarına, matris elemanına ve boyutsal özelliklerine göre üç sınıfa ayrılırlar [32]. a.Yapılarına göre: Araya Katılmış (Intercalated) Nanokompozit Pıhtılaşmış (Flocculated) Nanokompozit İnce Tabakalar Halinde Ayrılmış (Exfoliated) Nanokompozit b. Matris elemanına göre: Termoplastik Nanokompozit Termoset Nanokompozit c.Boyutsal özelliklerine göre: Küresel Lif veya tüp şeklinde Silikat Tabakası 12 a) Yapılarına Göre Nanokompozitler Araya Katılmış Tabakalı Yapı (Intercalated): Polimerizasyonun kil tabakaları arasında meydana gelmesi ile oluşan araya katılmış tabakalı yapı, polimer zincirlerinin kil tabakaları arasına girerek kil tabakaları arasında bulunan aralığı genişletebilir fakat kristal düzeni tam olarak bozamamaktadır. Bu yapıdaki polimer nanokompozitlerin X ışını kırınımı (X-Ray Diffraction) (XRD) analizlerinde düşük açılarda kil tabakalarını belirten pikler ve kil tabakaları arasındaki aralıkların 2.5-4.0 nm arasında olduğu görülürken transmisyon elektron mikroskobu (TEM) analizlerinde ise genişlemiş olan kil tabakaları birbirlerine paralel siyah bantlar şeklinde görülmektedirler. Pıhtılaşmış Tabakalı Yapı (Flocculated): Pıhtılaşmış tabakalı yapı; araya katılmış tabakalı nanokompozit yapısı ile aynıdır. Fakat bazı zamanlarda silikat tabakalarının hidroksillenmiş kenar-kenar etkileşiminden dolayı floküle olmuş (yumaklaşmış) durumda olabilirler. Bu nedenle bu yapılara bu isim verilmiştir. İnce Tabakalar Halinde Ayrılmış Yapı (Exfoliated): En ideal polimer nanokompozit yapı olarak ince tabakalar halinde ayrılmış yapı düşünülmektedir. İnce tabakalar halinde ayrılmış yapılarda polimer kil ara yüzey etkileşimleri maksimum düzeydedir. Bu sebepten kil tabakalarının yığılmış düzenli yapısı tamamen bozulmuş durumdadır ve kil polimer matris içerisinde maksimum dağılım göstermektedir. Elde edilen nanokompozitin fiziksel özelliklerindeki iyileşmeler diğer yönteme göre daha fazladır. Bu yapıların, X ışını kırınımı analizlerinde kilin düzenli yapısını gösteren herhangi bir pike rastlanmaz ve elektron mikroskobu ile kil tabakalarının boyutları ve tamamen 13 dağılmış halde olduğu görülmektedir fakat nanokompoziti hazırlarken kullanılan şekillendirme prosesine bağlı olarak kil tabakalarının yönlenmesi meydana geldiğinden malzemenin mekanik özelliklerinde kayıplara sebep olur [32]. Şekil 2.7: Yapılarına Göre Nanokompozitlerin gösterimi [32] b)Matris Elemanına Göre Nanokompozitler: Termoplastik Nanokompozit: Termoplastik kompozit sınıfında, polimer matrise mikron boyutunda inorganik madde eklenirse malzemenin kırılganlığı artar fakat parçacık boyutu nano boyuta indirilirse yada parçacık hacmi arttırılırsa malzemenin dayanımı artar. Termoplastiklerin sürtünmeye karşı dirençleri azdır ve bu sebepten üretimde birkaç problemle karşılaşılmaktadır. Araştırmacılar; termoplastik nanokompozitlerin mekaniksel ve termal kararlılıklarının diğer boyutlardaki malzemelerden daha fazla olduğunu bulmuşlardır ve poliamid 6,6 ve TiO2 parçacıklarını nanometre boyutunda kullanarak sürtünmeye ve yüksek sıcaklığa dayanıklı olan termoplastik nanokompozitleri elde etmişlerdir [33]. 14 Termoset Nanokompozit: Nanokompozitlerde iç galeri yüzeyleri, organofilik hale getirilerek matrisin silikat tabakaları arasına katılmasına izin vermelerinden ve yüzeyindeki katyonlar ile polimerizasyon reaksiyonlarında katalizör gibi davranmalarından dolayı çok önemlidir. Katalizör olarak epoksi ve modifiye edilmiş silikat tabakalarını kullanılıp yüksek camsı geçiş sıcaklığına sahip termoset nanokompozitler oluşturulmuştur. Termoset nanokompozitlerin mukavemetleri kompozitlere göre daha fazladır. Yüksek camsı geçiş sıcaklığına sahip termoset nanokompozitler, modifiye edilmiş silikat tabakaları ve ester reçineleri kullanılarak bulunmuştur. Yapılan deneysel çalışmalarda termoset nanokompozitlerin termoset kompozitlere göre daha iyi mekaniksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğu sonucuna varılmıştır [33]. c) Boyutsal Özelliklerine Göre Nanokompozitler: Nanokompozütler; küresel (3 Boyutlu), lif veya tüp şeklinde (2 Boyutlu) ve silikat tabakalı (1 Boyutlu) olmak üzere boyutsal özellikleri göre üç sınıfa ayrılırlar. 2.3.4. Polimerik Nanokompozitler Polimerik nanokompozitler; temel yapının veya matrisin polimer olması (organik yapı) şartıyla, bu matris içerisinde homojen olarak dağıtılmış nano boyutlu ikinci bir fazın, katkı veya dolgunun (tanecik, elyaf, tabaka vb.) bulunduğu karma malzemelerdir. 2.3.4.1. Polimerik Nanokompozit Yapısını Oluşturan Bileşikler: Polimer nanokompozitlerin, bileşimini oluşturan iki (bazı durumlarda üç) fazın harmanıdır. Bunlar; ana malzeme olan polimer, nano boyuttaki dolgu veya katkı 15 maddesi ve polimer fazı ile dolgu maddesi arasında ara yüzey etkileşimleri sağlamak amacıyla bulunan uyumlaştırıcılardır. Polimer nanokompozitleri oluşturan bileşiklerin arasındaki etkileşimler ve birbirleriyle olan uyumları, malzemenin şekillendirme proseslerinde ve fiziksel performansları üzerinde etkilidir. Malzemenin yapısal, fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenmesinde önemli olan kullanılan farklı yapıdaki bileşenler için polimer-dolgu, polimer-uyumlaştırıcı, uyumlaştırıcı-dolgu arasındaki etkileşimler bilinmelidir Bunların yanında nano dolgu maddesi olarak kullanılan malzemenin tanecikleri arasında fiziksel etkileşimlerin olduğu (dolgu-dolgu etkileşimi) unutulmamalıdır. Bundan dolayı, nanokompozitin bileşimine giren maddelerin tümü arasındaki etkileşimlerin toplamı kompozitin mikro yapısının oluşumunu etkiler. Kullanılan polimer matris; polistiren, poliamid, polivinil alkol, polipropilen, epoksi reçineleri, biyolojik bozunabilen polimerler, akrilat polimerleri gibi suda çözünebilen polimerler, polietilen tereftalat, polibutilen tereftalat, gibi poliesterler, çeşitli kauçuklar, fenolik reçineler, polianilin, poliimidler, polietilen oksit, polivinil pirolidon, polivinil klorür gibi çeşitli tipteki polimerler olabilmektedir. Polimer nanokompozit hazırlamada kullanılan nano boyutlu dolgu maddeleri ise; farklı türde yapıda ve geometride olabilmektedirler. Bunlardan en çok kullanılanlar montmorillonit, kaolen, sepiyolit gibi doğal mineraller olan killer ve doğal kilin yapısına benzer olarak sentezlenen sentetik killerdir. Kilin dışındakiler ise nano boyutlu karbon siyahı, karbon nanotüpler, grafit tabakaları gibi karbon malzemeler, nano boyutlu çeşitli metaller, metal tuzları ve metal oksitler, amorf silika, polihedral silisyum bileşikleri ve selüloz lifleridir. 2.3.4.2. Nanokompozitlerin Üretim Yöntemleri: Polimer nanokompozit hazırlamak için; eş-anlı (in-situ) polimerizasyon, eriyikte harmanlama ve çözeltide harmanlama olmak üzere üç yöntem kullanılmaktadır. 16 1. Eş-anlı ( In-situ ) polimerizasyon yöntemi: Bu yöntemde; ilk aşamada monomerin uygun ortamda ve şartlarda kil ile karıştırılarak kil tabakaları arasına difüzlenmesi gerçekleşir ve kil tabakaları içerisinde polimerizasyon sağlanır. Büyüyen zincir sayesinde kil tabakaları açılır ve polimer matris içerisinde dağılma sağlanır. Polimerizasyon reaksiyonu katılma, kondenzasyon ve halka açılması şeklinde olabileceğinden, polistiren, poliakrilat, poliamid, poliester gibi nanokompozitlerinin hazırlanmasında kullanılırlar. Eş-anlı polimerizasyon yöntemi bazı durumlarda ortaya çıkan etkileşimlerden dolayı pek tercih edilmemektedir. 2. Eriyikte harmanlama yöntemi: En önemli nanokompozit hazırlama yöntemi olan eriyikte harmanlama yöntemi endüstriyel polimer işleme yöntemlerinden birisi olduğu için plastik ve kompozit malzemelerin şekillendirilmesi için oldukça önemlidir. Bu yöntemde, kilin polimerde dağılımını başlıca; proses viskozitesi, ekstruderde kalma süresi, kalma süresi dağılımı gibi faktörler etkilemektedir. 3. Çözeltide harmanlama yöntemi: Çözeltide harmanlama yönteminde polimerin uygun bir çözeltisi hazırlanır (eğer uyumlaştırıcı kullanılacaksa polimer-uyumlaştırıcı çözeltisi hazırlanır). Kullanılacak olan nano kil ilave edilerek karıştırılır ve çözücü uzaklaştırıldığında polimer-kil nanokompozit elde edilir. Bu yöntemi etkileyen parametreler, polimer çözeltisinin konsantrasyonu, viskozitesi, karıştırma şartları, kilin kullanılan çözücüye karşı davranışıdır. Bu parametreler kilin dağılımını ve nanokompozitin özelliklerini de etkiler. Bu yöntem dağılmanın maksimum olduğu en ideal yöntemdir fakat fazla miktarda organik çözücü kullanımı olduğundan ekonomik bir yöntem değildir. Genelde kil katkılı lateks ve boya dispersiyonlarının hazırlanması için tercih edilmektedir. 17 2.4. NANOBİYOTEKNOLOJİ Son yıllarda, nano boyutlarda yapılan araçların olağanüstü özellikler kazandığının anlaşılması üzerine, biyomedikal ve tıp alanları başta olmak üzere birçok farklı alanda bu olumlu özelliklerin insanların yararına kullanılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalara örnek olarak, tıp alanında daha etkin ve hedefe yöneltilmiş ilaçlar üretilmeye başlanmasını, sağlıklı hücrelere zarar vermeden kanserli dokuları yok etme yöntemlerini, etkin tıbbi görüntüleme yöntemlerini ve cerrahi alanda kullanılan nano robotları gösterebiliriz. 2.5. İLAÇ NEDİR? İlaç, canlı hücre üzerinde meydana getirdiği etki ile hastalığın teşhisini, iyileştirilmesi veya semptomlarının azaltılması amacıyla tedavisini veya bu hastalıktan korunmayı mümkün kılan, genellikle bir veya birden fazla yardımcı madde ile formüle edilmiş etkin madde veya maddeleri içeren, canlılara değişik uygulama yöntemleri ile verilen doğal, yarı sentetik veya sentetik kimyasal preparatlardır [34]. İlaçların kullanılma amaçlarının en önemlisi hastalıkların tedavisidir. Hastalıkların tedavisi çeşitli şekillerde gerçekleşir. a) Tedavi hastalığın sebebini tamamen ortadan kaldıracak şekilde yapılırsa buna radikal tedavi, b) Tedavi hastalığın sebebini ortadan kaldırmayıp kısmen engelleyerek, yani hastalığın gelişmesini engelleyecek şekilde yapılırsa buna semptomatik tedavi, c) Hastalığın sebebinin ne olduğunu, ilaçların hastadaki etkilerini bilmeden sadece gözlem ve denemelere dayalı tedaviye ise ampirik tedavi adı verilir. Ampirik tedavi son yıllarda önemini kaybetmiştir ve diğer tedavi şekilleri ampirik tedavinin yerini almışlardır. 18 İlaç iki kısımdan meydana gelmektedir. • Birinci kısma etkin madde (drog) adı verilmektedir. Bu kısım canlıda fizyolojik etki gösteren bir veya birkaç kimyasal madde karışımıdır. • İkinci kısma ise taşıyıcı (sıvağ) adı verilmektedir. Etkin maddenin hasta tarafından kolay alınabilmesi veya iyi doze edilebilmesi için katılan fizyolojik etkisi olmayan kimyasal maddelerdir. Parafin, glukoz ve gliserin örnek olarak gösterilebilir. Farmakoloji, ilaç (pharmacon) ve bilgi (logos) kelimelerinin birleşiminden oluşan ve canlı hücre üzerindeki ilaç etkilerini inceleyen ilaçların bilimi olarak bilinen bilim dalına denir. Bitkisel ilaçların elde edildiği bitkilerin karakterlerini, yapılarını, bu yapıların organizmaya girdiklerinde hastalıkları iyileştirici etkilerini araştıran bölümüne farmakognozi (pharmacognosy), bu ilaçların hastaya verilecek şekilde hazırlanmasını ve yeni ilaçların yapılmasını inceleyen bölüme farmasi (pharmacy), ilaçların canlı organizmadaki fizyolojik etkilerini ve bu etkilerin mekanizmalarını araştıran bölümüne farmakodinami, ilaçların organizmada, yaptığı kötü tesirleri inceleyen bölümüne ise toksikoloji adı verilmektedir. İlaç kullanılırken organizmanın fizyolojisi ve ilacın etki mekanizması çok iyi bilinmelidir. En iyi tedavi için; ilaç hastada gereken dozda, uygun zamanda, gerekli zaman aralıklarında, uygun yol ile ve uygun hastalık için kullanılmalıdır [35,36]. 19 2.5.1. İlaçların Kaynakları İlaçlar sentez suretiyle veya doğal kaynaklardan elde edilirler. İlaçların kaynakları Doğal kaynaklı ilaçlar Sentezlenerek elde edilen ilaçlar Bitkiler Hayvanlar Madenler DNA Rekombinasyonu Tablo 2.1: İlaçların Kaynakları Eskiden ilaçların önemli bir kısmını doğal kaynaklardan elde edilen ilaçların oluştururken günümüzde, ilaçların büyük bir kısmını sentetik bileşikler kullanılan ilaçlar oluşturmaktadır. Günümüzde doğal kaynaklardan elde edilen ilaçların çoğunun laboratuvarlarda sentezi mümkün olmuştur. Teknik ve ekonomik üstünlükleri nedeniyle sentetik ilaçlar doğal kaynaklı olanlara tercih edilmektedir. Tıpta kullanılan ilk sentetik ilaçlar, genel anesteziklerden eter ve azot protoksid olmuştur. 2.5.2. İlaçların Sınıflandırılması İlaçlar genel olarak; 1. Farmasötik şekillerine göre 2. Tedavi edici niteliklerine göre olmak üzere iki şekilde sınıflandırılabilir. 20 2.5.2.1. Farmasötik Şekillere Göre İlaçlar İlaçların hasta tarafından kullanılabilmeleri için çeşitli şekillerde hazırlanmaları gerekmektedir. Etkin maddelerin en etkili olabilecek ve hasta tarafından kolayca alınabileceği en uygun preperat şekline galenik preparatlar adı verilir. Sentetik ilaçları, galenik preparat şeklinde hazırlamak mümkündür fakat bitkiler veya hayvanlar gibi doğal kaynaklardan elde edilen yaprak, kök, kabuk veya organ şeklindeki yaş veya kurutulanlara belirli bir galenik şekil vermek mümkün değildir. Hastaların bu galenik preperatları alma şekilleri; 1.Katı Olarak Alınan İlaçlar a) Ağızdan Alınanlar: Toz (Poudre), pilül (Hap), kaşe, paket, pastil (Troches, Pastille), tablet (Comprime), draje (Dragee), kapsül (Capsule) olmak üzere sekiz gruba ayrılırlar. b) Diğer Yollardan Kullanılanlar: Supozituvar, transdermal terapötik sistem (TTS) olmak üzere iki gruba ayrılırlar. 2) Yarı Katı Olarak Alınan İlaçlar Merhem (Pomad), suppozituvar, krem (Crème), ovul, jel olmak üzere beş grupta incelenebilirler. 3) Sıvı Olarak Alınan İlaçlar Aromatik su (Solusyon), şurup (Syrup), posyon (Potion), süspansiyon ve emilsüyon, liniment, musilaj, eliksir, damla, lavman, aerosol olmak üzere on grupta incelenebilirler. 21 2.5.2.1. Tedavi ediciNiteliklerine göre ilaçlar İlaçlar tedavi gruplarına göre yedi gruba ayrılırlar; a) Sinir Sistemini Etkileyen İlaçlar b) Kalp ve Damar Sistemini Etkileyen İlaçlar c) Sindirim Sistemini Etkileyen İlaçlar d) Solunum Sistemini Etkileyen İlaçlar e) Kemoterapik Etki Gösteren İlaçlar f) Vitamin ve Hormonlar g) Dezenfeksiyon ve Antiseptik etki Gösteren İlaçlar 2.5.3. İlaçların Vücutta Yaptıkları Değişiklikler İlaçlar; vücut ve zihinsel fonksiyonlar üzerinde etki oluşturup insan vücudunda üretilen veya dışarıdan alınması gereken ve eksikliği sonucu hastalık oluşturan aktif maddeleri yerine koyan maddelerdir. Ayrıca ilaçlar; vücuda girerek hastalık yapan patojen mikrop, parazit veya bazı zararlı maddeleri dışarıya atarlar veya yok edilmelerini sağlarlar. 2.5.4. İlaçların Özellikleri İlaçların seçicilik özelliği olmalıdır yani; ilaçlar ilgili hücre ve yapıları ve buradaki biyolojik olayları etkilemeli, diğer yapı ve olayları etkilememelidir. İlaçlar bu özelliği göreceli olarak bulundururlar. İlaçların etkileri geçici olmalıdır yani; ilacın etkisi alımının kesilmesinden kısa bir süre sonra ortadan kalkmalıdır. İlaçların, vücutta kalıcı etki yaratma özelliği bulunmamalıdır bu özellik zehirlerin bir özelliğidir. İlaçların etkisi bir defada verilen ilaç miktarına bağlı olmalıdır. 22 2.5.5. İlaçların Adlandırılması Bir ilacın genel ad (jenerik ad), ticari ad (müstahzar ad) ve kimyasal adı olmak üzere üç türlü adı vardır [36]. 2.6. KONTROLLÜ SALIM SİSTEMLERİ 2.6.1. Kontrollü İlaç Salımı Nedir? Son yıllarda, etkin maddeyi vücudun belirli bölgesine bırakan veya uzun zamanlı ilaç salım hızını kontrol eden salım sistemleri geliştirilmiş olup bu sistemlerin özellikle tıp, eczacılık, gen mühendisliği gibi bilim dallarında kullanılmasında büyük bir artış görülmüştür. İlaç alanındaki çalışmaların asıl amacı; ilacı daha az dozda ve sıklıkta almak, hastanın yan ve zararlı etkilerden korunmasını sağlayarak yaşam kalitesini arttırmaktır. Bu beklentilere kontrollü salım sistemleri en iyi yanıtı vermektedirler. Kontrollü salım sistemleri enzimler, biyolojik ajanlar, antijenler gibi aktif ajanları istenilen hız ve zamanlarda belirlenen bölgelere salabilen sistemlerdir. Kontrollü salım yapan sistemlerde; sabit etkin madde düzeyi ve buna bağlı olarak ilacın etkisinin sürekli olması için, önceden belirlenen hızda ve zamanda etkin madde salımı gerçekleştirilmelidir. İlacın etkisinin kalmasını sağlamak için, kontrollü salım yapan sistemlerin hastalıklı dokuya yerleştirilebilir olması gerekebilir ve ayrıca uygun taşıyıcılar ile etkin maddenin istenilen bölgelere ulaştırılması istenir. Araştırmacılar, yeni bir ilacı geliştirmek ve patentini almak için on yıldan fazla bir zamana gerek duymaktadırlar. Bu sebeple; ilaç firmaları araştırmalarını yeni bir ilaç geliştirmek yerine var olan ilaçların etkinlikleri ve kullanım ömürleri gibi özelliklerini uzatmaya çalışırlar. Bu amaç için araştırmacılar, kontrollü salım formülasyonları geliştirmektedirler [37, 38]. 23 Tablet ve kapsüller ile ağızdan veya enjeksiyon şeklinde ilaç alımı en çok bilinen iki yöntemdir. Bu tip doz alımı şekillerinde ilacın plazma düzeyini etkili dozda tutabilmek için ilacın sık ve tekrarlanan dozlarda alınması gerekmektedir. Kanda bulunan ilaç düzeyinin zamana karşı değişimini gösteren şekil 2.8 incelendiğinde ilaç alımı sonrasında, kandaki ilaç derişiminin bir süre arttığı ve çok kısa bir süre sabit kalarak hızla azaldığı görülmektedir. Derişimin hızlıca düşmesi sonucunda yeni bir doz uygulanarak etkin madde-plazma düzeyi etkili alanda tutulmaya çalışılır ve tedavi bu işlemin birkaç defa tekrarlanmasıyla sağlanabilir. Derişimin düşme süresi, ilacın metabolize edilme, parçalanma ya da etki alanından uzaklaşma gibi sebeplerle vücudu etkilememe hızına bağlıdır. Bu sebeplerden, ilacın kan plazmasındaki derişimi etkin düzeyin altına düşebilir veya toksik düzeyin üzerine çıkabilir. Etkin düzeyin altındaki ve toksik düzeydeki bölgelerde, hastada istenmeyen yan etkiler meydana gelebilmektedir. Kontrollü salım sistemlerinde belirli bir doz alındıktan sonra etkin madde plazma düzeyi istenilen sürede sabit kalır ve böylece hasta sık sık ilaç almaz, plazmanın etkin madde düzeyi değişmediği için de tedavi düşük dozda ve aynı seviyedeki aktif madde ile sağlanmış olur [39]. Şekil 2.8: Kandaki ilaç derişiminin zamanla değişiminin kontrollü salım sistemleri ve alışılmış dozaj şekilleri için karşılaştırılması 24 2.6.2. İlaçların Salım Mekanizmaları: İlaçların polimer ya da lipit sistemlerinden salımı için dört genel mekanizma bulunmaktadır. 2.6.2.1. Difüzyon Kontrollü Sistemler: Difüzyon; yüksek derişimli ya da yüksek kimyasal potansiyelli bölgeden, düşük derişimli ya da kimyasal potansiyelli bölgeye atom veya partikül göçüne denir. 1855 yılında bulunan Fick yasasına göre bir katının çözeltiye geçme (difüzyon) hızı aşağıdaki eşitlikte açıklanmıştır. Burada; J= akı (birim zamanda, birim yüzeyden dikey olarak geçen çözünmüş etkin madde miktarı) (g.cm-2.s-1), D= etkin maddenin membrandan difuzyon katsayısı (cm2.s-1), dC/dx = belli mesafeler arasındaki konsantrasyon değişimi, x= geçiş mesafesi, C= etkin maddenin derişimidir. Bu yasada, sistemin sadece moleküler hareketi içerdiği, sıcaklığın sabit ve difüzyonun tek yönde olduğu, katı madde etrafındaki doymuş bir sıvı çemberinde difüzyon yeteneğinin çözünme hızını yönettiği varsayımları kabul edilmektedir [40]. Bu yasa 1. Fick yasası olarak tanımlanır. 25 Zar kontrollü olarak adlandırılan ilaç salım cihazları ilacın ince bir polimerik zar ile çevrelendiği bir çekirdek görüntüsündedir. İlaç salımı zardan difüzyon yardımı ile gerçekleşir. Bu sistemlerin çok sayıda ticari ürünü piyasada bulunmaktadır. 2.6.2.2. Su-Geçiş Kontrollü Sistemler Cihazın içerisine suyun girmesi ile ilaç salım hızının kontrol edildiği sistemlere su geçiş kontrollü sistemler denir. Bu cihazlar, ozmotik ya da şişebilen sistemler olabilirler. Ozmotik cihazlarda; ilaç lazerle açılmış bir delikten dışarıya atılır ve sistemi çevreleyen yarı-geçirgen membran suyun içeri girişine izin verir, ilacın dışarı çıkmasını engeller. Su, ilacın yarattığı ozmoz sebebiyle sisteme taşınır ve sistem içerisindeki hacim artışı görülür. Bu artışın oluşturduğu basınç ile ilaç dışarı pompalanır. Şişebilen cihazlarda ise ilaç, kuru haldeyken camsı görünüme sahip, suyu seven bir polimer içerisinde dağıtılır. İlaç moleküllerinin camsı kalıptan difüzyonu yavaş olduğu için salım gerçekleşmez fakat bu sistem sulu ortama yerleştirildiğinde, su matrisi şişirir ve böylelikle ilaç kolaylıkla polimerden dışarı atılır. 2.6.2.3. Kimyasal Kontrollü Sistemler Kimyasal-kontrollü ilaç salım sistemlerinde; ilaç, polimer zincirine kovalent yolla bağlanmıştır. Deri altına ya da damar içine enjeksiyonla yerleştirilen cihaz vücudun belirli bölgesine hedeflenerek kullanılır. İlaç salımı, kimyasal ya da enzimatik yollarla kovalent bağların kopması sonucu gerçekleşir. İlaçların suda çözünebilen polimerlere kimyasal olarak bağlanması ile dokuya hedefleme ve bağışıklık eksikliğinin azaltılması gibi ilaca yeni özellikler sağlanmış olur. Vücut içerisinde bozunarak zararsız, küçük moleküllere dönüşebilen polimerlerin taşıyıcı olarak kullanıldığı sistemlere biyobozunan sistemler adı verilir. Biyobozunur sistemlerle monolitik sistemler arasındaki en büyük fark ilacı çevreleyen zarın ya da ilacın dağıldığı kalıbın biyobozunur olmasıdır. Bu tür sistemlerde polimer bozundukça salım gerçekleşir, ya da salım bittikten sonra polimer bozunarak vücuttan uzaklaşır. Biyobozunur sistemlerin en önemli üstünlüğü, 26 uygulama sonrası vücuttan uzaklaştırılmaları için cerrahi bir müdahalenin gerekmemesidir. İlacın biyobozunur polimer zarla çevrildiği sistemler gebeliği önleyici hormonların salımında kullanılmaktadır. 2.6.2.4. Diğer Sistemler a. Manyetik kontrollü sistemler: Manyetik kontrollü sistemlerde, ilaç ve manyetik taneler matriks içinde düzgün olarak dağıtılmışlardır ve sistem sulu bir ortamla temas ettiği zaman ilaç, difüzyon kontrollü matriks sistemlere benzer biçimde serbest kalır. Siteme manyetik bir alan uygulanınca, ilacın serbest hale geçme hızı artar. Bu sistemin en önemli üstünlüğü, ilacın serbest kalma hızının dışarıdan kontrol edilebilmesi ve hızının istenen şekilde ayarlanabilmesidir. b. Ultrasonik sistemler: Manyetik sistemler için kullanılan polimerler bu sistemlerin hazırlanması için de kullanılırlar ve ilaç salımının başlaması ultrases dalgaları ile yapılır. c. Ortama duyarlı sistemler: Sıcaklık, sistemin bulunduğu ortam türü, pH ve bu ortamlardaki etken maddeler gibi koşul değiştirilerek ilaç taşıyan polimer yapının şişme-büzülme davranışları değiştirilerek ilaç salınımı kontrol edilebilen sistemlere ortama duyarlı sistemler adı verilmektedir. Şekil 2.9’da kontrollü salım yapan polimerik sistemlerden etkin madde salım mekanizmaları gösterilmiştir. 27 Şekil 2.9: Kontrollü salım yapan polimerik sistemlerden etkin madde salım mekanizmaları: 1-Membran sistem, 2-Matris sistem, 3-Vücutta aşınan sistem 4-Zincire takılı sistem, 5-Şişme kontrollü sistem, 6-Ozmotik kontrollü sistem 2.6.3. Kontrollü Salım Sistemlerinin Sakıncaları Son yıllarda kontrollü salım sistemleri birçok hastalığın tedavisinde başarılı olarak kullanılmaktadır. Fakat bu sistemlerin yararları olduğu gibi bazı sakıncaları da bulunmaktadır. Bunlar; 1. Kontrollü salım sistemlerinden çoğunun ana maddeleri polimerlerdir ve ilaç salımı için gereken hız ve sürelerde bir veya birden fazla polimer ile ayarlanırlar. Ancak bazı durumlarda polimerlerin sorun çıkarma olasılıkları da vardır. 2. Sistemin güvenirliliği garanti edilemez çünkü üretim esnasında veya üretim sonrasında çatlaklar oluşabilir. Bu çatlaklar yüzünden ilaç vücuda verildikten sonra salım istenildiği zaman durdurulamaz. 28 3. Her ilacın kontrollü salım sistemi hazırlanamamaktadır ve bir ilaca özel tek bir hazırlama yöntemi bulunmamaktadır. Kullanılan etkin maddenin yapısına ve özelliklerine göre hazırlama yöntemi belirlenir. 4. Yarılanma ömrü de ilaç salım sistemleri için önemli bir faktördür. Bu sistemler; yarılanma zamanı çok kısa olan ilaçlar için uygun değildirler, yarılanma ömrü çok uzun olan ilaçların ise kontrollü salım şeklinin hazırlanmasına yoktur. Yarılanma ömrü 4 saat civarında olan ilaçlar bu sistem için en uygun ilaçlardır. 2.6.4. Kontrollü Salım Sistemlerinin Diğer Kullanım Alanları Son yıllarda kontrollü salım sistemlerinde başarılı sonuçlar elde edilmektedir. Nükleer tıp alanında; radyoaktif işaretlenmiş ilaç taşıyıcı sistemlerde teşhis, tedavi ve araştırma amacıyla, kozmetikte deri yolu ile yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Veteriner hekimlerin tedavilerinde kullandığı kontrollü salım sistemler insanlarda kullanılanlarla benzerlik göstermektedirler ama hayvanların ağırlıkları ve fizyolojik özellikleri farklı olduğu için salım sistemlerinde de farklılıklar vardır [41]. Kontrollü salım sistemleri, çevre bilimciler tarafından da kirliliği giderme ve geri kazanım proseslerinde kullanılmaktadırlar. 2.6.5. Gelecekte Kontrollü Salım Sistemleri Günümüzde malzeme bilimcileri, mühendisler, biyologlar ve eczacılar ilaç salımı ile ilgili çalışmalar yapmaktadırlar. Önümüzdeki yıllarda bu konuya karşı ilgi daha da hızlanarak sürecek ve ilaçların daha etkili şekilde kullanılabileceği farmasötik formların (kontrollü salan tablet ve kapsüller başta olmak üzere) geliştirileceği düşünülmektedir. Son zamanlarda ilaçlar hakkında araştırma yapan araştırmacılar; hücre ve moleküler biyoloji alanlarındaki yeni gelişmelerin, protein ve peptit yapıların ve genlerin tedavi edici kullanımlarının önemli derecede arttıracağını ve hatta bu moleküllerin biyolojik 29 aktivitelerini bozmadan yapılacak küçük değişimlerle, doğrudan vücutta tedavisine gereksinim duyulan yere gönderilebileceklerini düşünmektedirler. Belirli bölgelere ilaç salımı gerçekleştirebilecek hedefleme moleküllerinin türleri ise immünoloji ve insan genomundaki ilerlemeler ile anlatılacaktır. Bileşim kimyasındaki ilerlemeler yeni biyomateryallerin geliştirilmesinde kullanılacaktır. Mikro elektronik ve nano teknolojideki ilerlemeler, kan dolaşımına karışıp kimyasal ve fiziksel görevleri gerçekleştirecek çok küçük robotların yapılmasını sağlayacaktır. 2.6.6. Nanobiyoteknolojinin İlaç Salınımına Etkisi Günümüzde kullanılan ilaçların bir kısmı hedef hücrelerine ulaşma esnasında suyu sevmeyen alanlardan ve enzim yıkımından korunmadıkları için etkilerini istenilen şekilde gösterememektedirler ve ilaçların istenilen süre etki gösterememeleri ve hedef doku haricinde de etkilerini tüm vücutta göstermeleri istenmeyen durumlardır. Başka bir problem ise; verilen ilaçların vücuttaki bariyerlerini aşıp hedef alana ulaşamamalarıdır. Nanoteknoloji, bu sorunların çözümünde bir takım çözümler sunmaktadır. Nano boyutlarda üretilen taşıyıcılar, kan-beyin bariyerleri, solunum sistemindeki bronşiyoller, derideki bağlantılar gibi çeşitli bariyerleri geçebilirler ve ilaçların istenilen dokuya ulaştırılmasını sağlarlar. Nanotaşıyıcılar vücuttaki dar alanlarda daha iyi dağılırlar ve düşük çözünürlüklü ilaçların çözünürlüğünü arttırabilirler. Nano boyut ilaçların fonksiyonlarını arttırarak bu ilaçlara yeni özellikler kazandırılabilir, ilaçların toksisitesini azaltabilir ve daha verimli ilaç dağılımlarını sağlayabilir. Küçük moleküller, proteinler, peptitler ve nükleik asitlerin hedef doku tiplerine bağlanması için modifiye edilebilir. Bunların yüzey özellikleri bağışıklık sistemi tarafından tanınmaları için modifiye edilebilirler. Tüm bu işlemlerle ilacın sadece hasta olan kısma etki etmesi, tek uygulamada ilacın kanda uzun süre etkin bir şekilde kalması, ilacın belirli bir hızda ve gerekli miktarda salınması sağlanabilir fakat ilaçların salınımında kullanılan bu nanotaşıyıcılar 30 problemlere yol açabilir çünkü nanotaşıyıcıları elde etmek ve depo etmek zordur. Nanotaşıyıcılar, düşük potansiyelli ilaçlar için uygun değildirler ve bazı durumlarda istenmeyen bölgelere ulaşarak zarara neden olabilirler, hücrenin nükleer zarfını geçerek genetik hasara ve mutasyonlara yol açabilirler. 2.7. JELLER Jeller genel olarak jöleye benzeyen ve jöleyi de içine alan çok sayıda birbirinden farklı sistemlerin olduğu malzemelerdir. Tıp, ilaç, gıda, kimya ve tarım olmak üzere endüstrinin bir çok alanında gerek fazla miktarda çözücü absorplayabilme, gerekse hacim faz geçişi özelliği nedeniyle jeller yaygın olarak kullanılmaktadır ve her geçen gün jellerin önemi artmaktadır. Hermans’a göre bir sistemin jel olabilmesi için; 1. Bir katı maddenin sıvı bir faz içerisinde tamamen dağılması veya çözünmesi gereklidir. 2. Mekanik kuvvetin etkisi altında katı veya katı benzeri bir davranış göstermelidir. 3. Dağılmış bileşen ve dağılmış ortamın her ikisi birden, sistemde sürekli bir şekilde kendi kendilerine uzama hareketi yapmalıdırlar. Yapısal özelliklerine göre jeller iki gruba ayrılmışlardır: Fiziksel Jeller: Hidrojen bağları ve van der Waals etkileşimleri gibi fiziksel etkileşimlerle moleküllerin bir araya gelerek oluşturduğu tersinir polimer ağ yapılardır. Jelatin jelleri bu gruba örnek olarak gösterilebilir. Kimyasal Jeller: Kovalent bağlarla bağlanan polimer zincirlerinin meydana getirdiği ağ yapılardır. Bu yapılar birbirlerinde çözünmezler. Vinil monomerlerinden elde edilen polimerik jeller bu gruba örnek olarak verilebilir. 31 Jellerin en önemli özellikleri; çeşitli fiziksel ve kimyasal uyarıcılar karşısında (sıcaklık, pH, çözücü bileşimi, iyonik bileşim, manyetik alan, elektriksel alan ve ışık, vb) hacimlerini değiştirmeleridir. Bu uyarıcıların jeldeki polimer zincirleri arasındaki çekme ve itme kuvvetleri arasındaki dengeyi değiştirmesi ile jellerin hacim değişimleri meydana gelir. Elektrostatik etkileşim iyonik jellerdeki katyonik ve anyonik gruplar nötral pH'larda birbirini çeker, jelde hacim küçülmesi gözlenerek jel büzülür. İyonlaşabilen gruplardan biri nötralleştirilip diğeri iyon halinde kaldığında ise jel şişer yani ağ yapıdaki zincirler iyice gerilerek jelin hacmi artar [42,43]. Manyetik alan, ısı, ışık, gibi dış etkenlerin birinde olan küçük bir değişiklik bazı jellerde jelin hacminde büyük değişimlere neden olabilir. Bu duruma hacim faz geçişi denir. Bu tip jeller duyarlı jeller veya akıllı jeller olarak tanımlanırlar [44,45]. Şekil 2.10’de jelin başlangıç ve t zaman sonundaki şişme hali görülmektedir. Şekil 2.11’te ağ yapıda faz geçişinin mikroskopik görünümü gösterilmiştir. BÜZÜLMÜŞ ŞİŞMİŞ Şekil 2.10: Ağ yapıda faz geçişinin makroskopik görünümü 32 Şekil 2.11: Ağ yapıda faz geçişinin mikroskopik görünümü [44] 2.7.1. Hidrojeller Hidrojeller, su yada biyolojik sıvıları adsorplayabilen, üç boyutlu, homopolimer veya kopolimer ağ yapılı olan, fiziksel veya kimyasal çapraz bağlanmaya sahip yapılardır. İçerdikleri yüksek su oranı ve yumuşak kıvamları sayesinde doğal canlı dokulara diğer sentetik polimerlerden daha çok benzerler [46]. Bir yada daha çok sayıda monomomerin polimerizasyon reaksiyonu ile hazırlanan hidrojeller çeşitli formlarda bulunabilirler. Hidrojellerde kimyasal veya fiziksel çapraz bağların olması sayesinde suda çözünmeme özellikleri vardır. Hidrojellerin üç boyutlu yapısı kimyasal bağlar ya da iyonik etkileşim, hidrojen bağı, fiziksel etkileşimler gibi kohezyon kuvvetleri aracılığıyla gerçekleşir. Hidrofobik etkileşimler, fiziksel çapraz bağa benzeyen etkileşimler oldukları için jellerin şişme davranışlarını etkilemektedir ve ortamda çapraz bağların bulunması polimer zincirlerinin çözünmeden jel olarak şişmelerini sağlar. Fiziksel çapraz bağlı jellerin dış çevre değişimine oldukça duyarlı oldukları bilinmektedir [47]. 33 2.7.2. Ferrojeller Homojen olarak dağılmış nano boyutta demir elementinin yaptığı bir bileşik ile oluşan partiküller sayesinde manyetik alana duyarlı olan jellere ferrojel adı verilir. Ferrojeller yumuşak ve elastiktirler [48,49]. Son yıllarda; akıllı polimerlerin manyetik alan kontrollü jelleri üzerine yapılan araştırmalar artmaktadır. Ferrojeller; manyetik alan ve elektiksel alana karşı duyarlıdırlar, jeller bu iki alandan biri uygulandığında şekillerini veya hareketlerini değiştirirler [40]. 2.7.2.1. Ferrojellerin kullanım alanları Günümüzde ferrojeller hızlı cevap verebilme özelliklerine sahip olduklarından biyomedikal ve endüstriyel alanlarda geniş kullanım yerine sahiptirler. Manyetik alanda uzama ve kısalma davranışı göstermeleri ise yapay kas yapımında kullanılmalarına sebep olmuştur. Ferrojellerin bu özelliklerinden yararlanılarak sensörler ve elektrik şalterleri yapılabilir. Sıcaklığa duyarlı manyetik hidrojeller üzerine tutuklanan enzimler yüksek aktivite gösterirler. Bu nedenle ferrojeller enzim immobilizasyonunda destek malzeme olarak kullanılırlar [50]. Sıcaklığa duyarlı ferrojellerin başka bir kullanım alanı ise kanser tedavisidir. Vücuttaki tümörlü bölge üzerine yerleştirilen ferrojele manyetik alan uygulandığında ferrojel içindeki magnetit ısınır ve bu da ferrojelin ısınmasına sebep olur. Isınan, sıcaklığa duyarlı ferrojel büzülmeye başlar ve bu büzülme sonucunda içerdiği anti-kanser ilacını vücuda bırakır. Ferrojeldeki demiroksit bileşiği toksik olmadığı ve biogeçirgen olduğu için kullanılmasında bir sakınca bulunmamaktadır [51]. 34 2.7.3. Jellerin Şişmeleri Jeller uygun çözücüyü yapılarına absorplarlar ama çözünmezler. Şişme, küçük çözücü moleküllerinin absorplanması sonucu ağ yapılı polimerin hacminin artması olayına denir. Hidrojeller yapılarında -OH, -NH2, -COOH, -COOR gibi hidrofilik gruplar bulundurduklarından su ile hidrojen bağları oluştururlar. Su polimer zincirine bağlanarak jelin şişmesine neden olur [52]. Şişme sonucunda polimerin geometrik yapısında değişme olur. Çapraz bağlanma noktaları arasında kalan zincirler absoplanan çözücü moleküllerinin araya girmesi nedeniyle gerilirler. Fakat zincir esnek bir yapıya sahip olduğu için geri çekici kuvvet oluşur. Sonuç olarak, bu iki kuvvetin dengeye geldiği bir şişme değerine ulaşır. Şekil 2.12’de bir polimer ağ parçasının diyagramı görülmektedir. Burada; negatif yükler arasındaki itme polimer halkaları genişletmektedir. Ayrılan sodyum karboksilat grupları jeldeki osmotik basıncı artırır. Sodyum iyonları jel içerisinde tutunduğundan, elektriksel olarak nötrallik sağlanmaktadır. Şekil 2.12: Polimer ağ parçasının diagramsal gösterimi Jellerin çözücüler içinde şişme özelliği, şişme oranı olarak belirtilmektedir ve iki tip şişme oranı kullanılmaktadır: 35 Hacimce şişme oranı (qv) ve ağırlıkça şişme oranı (qw) olmak üzere qv, şişmiş jel hacminin kuru jel hacmine oranıdır. Benzer şekilde, qw da, şişmiş jel ağırlığının kuru jel ağırlığına oranıdır. Bir jelin şişme yüzdesi aşağıdaki formülle bulunur. Wl= Farklı zamanlarda şişmiş numunenin ağırlığı, Wd= Kurutulmuş numunenin ağırlığıdır [9]. 2.8. MADDELERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ Bir elektrik yükünün hareketi manyetik bir etki meydana getirir. Aynı şekilde elektronların atom ve moleküllerdeki spin ve orbital hareketleri cisimlerde gözlenen manyetik momentin kaynağını oluşturur. Buna göre elektron bağımsız ve küçük mıknatıs gibi düşünülebilir. Cismin gösterdiği toplam manyetik moment o cismi meydana getiren atom ve mevcut elektronların momentlerinin bileşkesidir. Michael Faraday’a göre bütün maddeler her hallerinde (katı, sıvı, gaz) bir derece manyetik özellik gösterirler. Manyetik alan ise bir noktada birim kuzey kutba etki eden kuvveti gösterir. SI birim sistemlerinde Wb (Weber) /m2 veya T (Tesla) birimleri ile gösterilir. Birimlerinden de anlaşıldığı üzere manyetik alan bir noktadaki manyetik etkinin bir ölçüsüdür. Manyetik alan vektörünün yönü pusulanın gösterdiği yöndür. 36 2.8.1. Elektromanyetik Davranış Türleri Bir atomda kendi ekseni etrafında ve orbitallerde hareket eden bir çok elektron olabilir. Görünür manyetik momentin toplamı, orbital hareket düzlemlerine dik olan orbital manyetik moment ile spin eksenlere paralel olan spin manyetik moment vektörlerinin toplamı olacaktır. Buna göre, bir atomun manyetik momenti, iki şekilde oluşan bu elektronik momentlerin toplamıdır. Atomda; elektron davranışının sonucunda oluşan temel manyetik davranış diyamanyetik ve paramanyetik olmak üzere iki şekilde gözlenmektedir: Dia ve paramanyetizma temelde atomik özellikler olarak düşünülmelidir. Bir atomun sahip olduğu orbital şeması (elektron düzeni) bu atomdan meydana gelen maddenin manyetik davranışının türünü belirlemektedir. Atomda tek sayıda elektron varsa (bu halde bir veya birden fazla paralel spinli elektron mevcuttur) para-, ferro-, antiferro veya ferrimagnetizma olarak adlandırılan manyetik davranış türlerinden birini gösterebilirler. 2.8.1.1.Diyamanyetik Maddeler: Etkiyle mıknatıslanan cisim manyetik alan doğrultusuna zıt yönde manyetik moment alır ve alanın zayıf olduğu bölgeye doğru çekilir. Bu cisimlere diamanyetik cisimler denir. Etki eden kuvvetler daima çok küçük ve pratik bakımdan tesirsizdir. Bu sebepten zayıf etkilenenler olarak da adlandırılırlar. Bağıl manyetik geçirgenlikleri (µr) birden küçük olan maddeler bu tür maddelerdir ve güçlü bir manyetik alana dik şekilde kendilerini yönlendirirler. Diamanyetizma: Katıların manyetik özellikleri atomlarla, elektronların kalıcı manyetik momentlerinden meydana gelir. Çok zayıf olan diamanyetik etki uygulanan alanın oluşturduğu orbital düzeylerindeki değişimlerden doğar. Tüm elektronların manyetik momentleri biri diğerine ters olacak şekilde düzenlenmişse (orbitallerdeki tüm 37 elektronların anti-paralel spin ile çiftleşmiş olması hali) bu atom diamanyetik olacaktır. Böyle atomlardan oluşan bir malzeme diamanyetizma gösterecektir. 2.8.1.2 .Paramanyetik Maddeler : Etkiyle mıknatıslanan cismin aldığı manyetik moment manyetik alan ile aynı yöndedir. Cisim alanın şiddetli olduğu yere yani manyetik alan içine çekilir. Bu tür cisimlere paramanyetik maddeler denir. Bağıl manyetik geçirgenlikleri (µr) birden büyük olan maddeler bu grupta yer alırlar ve güçlü bir manyetik alana paralel şekilde kendilerini yönlendirirler. Bir maddenin paramanyetik özellik göstermesi çiftleşmemiş elektronu olmasından kaynaklanmaktadır. Paramanyetizma: Kalıcı atomik ve elektronik manyetik momentlerinin varlığının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Paramanyetizma; atomdaki paramanyetik özelliğin maddeye aynen yansımasıdır. Yani paramanyetik atomların bir madde kütlesi oluşturmak üzere düzenlenişi ile sahip oldukları manyetik momentler korunmuştur. Ferromanyetizma: Atomların düzenlenişi sırasında atomlar arasındaki karşılıklı kuantum mekaniksel etkileşimleri ile meydana gelen ve madde içinde küçük bölgeciklerde kendini gösteren yakın manyetik momentlerin aynı yönde dizilmesi ile meydana gelir. Ferromanyetik maddeler mıknatıslardan kuvvetli bir şekilde etkilenen maddelerdir. Demir, nikel, kobalt ve alaşımlarını içeren maddeler bu gruba örnek gösterilebilirler. Antiferromanyetizma: Ferromanyetizmada olduğu gibi paramanyetik atomlardan oluşan maddelerde gözlenir. Malzemeyi oluşturan atomlar aynı büyüklükte moment meydana getirmiş ve bunlar karşılıklı etkileşme ile zıt yönlerde düzenlenmişse birbirlerini yok ederler. Sonuçta madde diamanyetizma benzeri bir davranışa sahip olacaktır ve bu davranışa antiferromanyetizma adı verilir. Ferrimanyetizma: Maddede paramanyetik atomlar tarafından iki veya daha fazla türde moment oluşturulmuşsa gözlemlenen bir özelliktir. Farklı değerdeki momentlerin zıt yönlerde dizilişlerinden bu momentlerin farklarına eşit bir moment doğar ve böylece 38 ferrimanyetizma ortay çıkar. 1948 yılına kadar ferrimanyetikler ferromanyetik malzemeler ile birlikte incelenmişlerdir. Ferrimanyetikler, demir ve bir başka metal katyonunun oluşturduğu karışım oksitlerdir ve ferrit olarak adlandırılırlar [52,53]. 2.8.2. Ferrojellere Manyetik Alanın Etkisi Jele dışarıdan bir manyetik alan uygulandığında bu alanın kuvveti manyetik partikülleri çeker. Partiküller ile polimer zincirleri ve çözücü molekülleri kuvvetli etkileşim gösterirler. Bunun sonucunda jel, partiküller ile beraber hareket eder. Manyetik-elastik davranışı ile ferrojellerin bu hareketi açıklanabilir [55]. Jelin ağ yapısındaki çapraz bağdan kaynaklanan, manyetik alan sonucu oluşan moleküler konformasyon değişimi jelin her tarafına iletilir. Sonuçta makroskobik şekil değişikliği ortaya çıkar. Bu değişim jelin her bölgesinde aynı ölçüde gerçekleşir. Bu durum manyetik ve elastik etkileşimlerin dengesidir. Buradaki etkileşimler hidrojele son şeklini vermektedir [48]. Hidrojeldeki manyetik partiküller paramanyetik davranışa sahiptirler. Homojen olmayan bir manyetik alana ferrojel yerleştirildiğinde hidrojelde uzama ve kısalma belirgin bir şekilde görülür. Manyetik alan kalktığında ise tekrar eski halini alır. Şekildeki bu değişimler hızlı ve tersinirdir. Hidrojelin hareketi manyetik alan tarafından yönlendirilebilir ve kontrol edilebilir [48]. 2.9. LİYOFİLİZASYON İŞLEMİ Dondurulmuş maddenin içindeki donmuş su zerreciklerinin, süblimasyon için uygun şartlar yaratılması yoluyla maddeden dışarı çıkarılarak maddenin kurutulması işlemine liyofilizasyon adı verilir [56]. Süblimasyon; maddenin katı halden sıvı hali atlanarak gaz haline geçişine denir. Bir kurutma yöntemi olarak bu uygulamanın maddeler üzerinde çok çeşitli olumlu etkileri ve dolayısıyla diğer kurutma yöntemlerine göre birçok avantajı vardır. 39 Liyofilizasyon gıda dahil farklı alanlarda ve yüksek oranda su barındıran ürünlerde de kullanılabilen bir yöntemdir. Bu yöntemde kurutulmuş maddenin yapısı bozulmadığı için liyofilizasyon bir kurutma yöntemi olmasının yanısıra mükemmel bir koruma yöntemidir. Liyofilizasyon yönteminin en belirgin özelliği, malzemelere dondurulmuş ürünler kadar, hatta onlardan daha uzun raf ömrü sağlayarak, normal ortam sıcaklığı koşullarında başlangıçtaki halleriyle koruyabilmesidir. • Ürünler üzerindeki etkisi açısından bakıldığında ise; düşük sıcaklıkta gerçekleşen bir kurutma işlemi olduğundan ısıya duyarlı her çeşit malzemede asgari düzeyde hasar ve etkinlik kaybına yol açtığından tercih edilmektedirler. • Kimyasal oluşumların kararlılıklarını koruyarak ilaç benzeri veya kimyasal malzemelerin daha uzun dayanabilmelerini sağlamaktadırlar. • Çok düşük nem oranı kalana kadar kurutulabilen malzemenin gözenekli, ufalanabilir bir yapısı vardır, ve bu da kolayca toz haline getirilebilmesini ve çok hızlı ve yetkin biçimde sulandırılmasını sağlamaktadırlar. • Malzemelerin nihai kaplarında liyofilize edilebilmeleri; belli miktardaki sıvının dolumu maddenin toz haline kıyasla daha rahat yapılabildiği için biyo-kimya, ecza vb. sektörlerde nihai kaptaki malzemenin dozajı kesin şekilde belirlenebilmektedir. • Yöntem mikroorganizmaları ve diğer canlı yaşam biçimlerini bir yandan korur diğer yandan da ortamdaki suyu almak suretiyle bunların üremelerine ket vurur ve faaliyetlerini engellemektedir. Liyofilizasyon işleminin; tesis donanım sermaye maliyetinin oldukça fazla olması (Diğer kurutma tesislerinden 3 kat fazla), enerji maliyetinin yüksek olması (2-3 kat fazla), işlem süresi çok uzun olması (24 saati bulan kurutma döngüsü) gibi birkaç dezavantajı da bulunmaktadır. 40 Dezavantaj olarak tanımlanan özelliklerine rağmen liyofilizasyon, özellikle belirtilen tipteki ürünleri içeren öncelikle ilaç endüstrisi olmak üzere, çeşitli sektörlerde değişmez bir teknoloji haline gelmiştir. Bu işleme tabi tutulmuş ürünlere kazandırdığı nitelikler ve sağladığı faydalar dikkate alındığında, raf ömürlerini arttırarak pozitif bir katkı sağlamaktadır. Liyofilizasyon başta kimya ve biyokimya olmak üzere, ecza, kozmetik ve gıda endüstrilerinde kullanılmaktadır. Ayrıca, sudan zarar görmüş kitaplar, belgeler ve el yazmaları, dokumalar, hayvani yan ürünler, süt ürünleri mayaları ve çeşitli arkeolojik kazı çıktılarının korunması, cerrahi nakil dokuları, bitkiler ve hayvanlar gibi müze sergi objeleri ve araştırma projelerinde yine liyofilizasyon işlemi uygulanmaktadır. Bu yöntem, aynı zamanda uçucu maddelerin ayrıştırılarak elde edilmesi ve liyofilize edilen malzemenin arılaştırılması amacıyla da kullanılır [56-58]. Genel hatlarıyla liyofilizasyon işlemi üç temel aşamadan meydana gelir: • • • Dondurma, Birincil kurutma (süblimasyon), İkincil kurutma (desorpsiyon). Birincil kurutma aşamasında ürünün içinde bulunduğu liyofilizasyon kabininde hafif bir vakum uygulanır ve sıcaklık giderek düşürülür; böylece yüksek enerjideki moleküller kendiliklerinden dışarı uçarlar. İkincil kurutma aşamasında ise, vakum maksimum seviyeye çıkarılır ve kristalleşmiş ve maddeye tutunup kalmış son su molekülleri maddeden dışarı çekilir. Dondurma aşamasında ürünün sıcaklığını düşürmek için ürün taşıyıcı raflar soğutulur. Ürünün donma süresinin kısaltılması isteniyorsa sadece vakumla da ürün dondurulabilir. Fakat bazen ürün büzülür ve formu geri dönülmez şekilde tahrip olabilir. 41 Dondurma aşamasının aygıt dışında yapıldığı durumlar da bulunmaktadır. Bu durumda liyofilizatöre malzeme hazırlayan çok sayıda derin dondurma odası bulunacaktır. Dondurulan malzeme buzul ortam koşullarından derhal süblimasyon için hazır bekleyen liyofilizatöre aktarılır. Ayrıca bazı küçük laboratuvar liyofilizatörlerinde de dondurma işlemi ayrı cihazda yapılır, fakat modern bir liyofilizatör bu işlemi kendisi yapabilmelidir. Dondurularak kurutulmuş mikroorganizmalar biyo-dönüşüm tepkimeleri için kullanılmaktadır ve onlarca yıl sonra bile bu şekilde korunan soylar yeniden canlandırılabilmektedirler [59,60]. 42 3. MALZEME VE YÖNTEM 3.1. KULLANILAN MALZEMELER: 3.1.1. Jelatin Jelatin, hayvan deri ve kemiklerinden elde edilen doğal bir proteindir. Jelatin, genellikle toz veya granül formda üretilmektedir. Sarımsı, açık sarımsı kahverengi kokusuz ve tatsız bir maddedir. Soğuk suda çözünmez, fakat daldırıldığında kabarmakta ve derecesine göre ağırlığının 5-10 katı su alıp yumuşamaktadır. Sıcak suda çözünürken, soğumayla birlikte jel oluşturmaktadır. Jelatin asetik asitte çözünür, etanol, kloroform ve eterde çözünmemektedir. Jelatin stabilizör olarak et ürünlerinde, tatlı, pasta, puding, meyve jölesi, dondurma ve sakız üretiminde, kozmetik, eczacılık, fotoğrafçılık ve temizlik sektöründe kullanılmaktadır. Jelatin, katıldığı ürüne göre kıvam arttırıcı, köpürmeyi sağlayıcı, emülgatör, stabilizatör, bağlayıcı yapıştırma ve kremleştirici ajan olarak görev yapmaktadır. İlk ticari jelatin üretimi ise 1808 yılında Amerika’nın Massachusetts eyaletinde yapılmıştır. Bu çalışmada kullanılan jelatin Merck firmasından sağlanmıştır. Şekil 3.1’de jelatinin formülü görülmektedir. Şekil 3.1: Jelatinin kimyasal yapısı [8] 43 3.1.2. Demir (II) ve demir (III) klorür tuzları Nano yapılara manyetik özellik katmak için; demir (III) klorit hekza hidrat (Merck) ve demir (II) klorit tetra hidrat (Merck) kullanılmıştır. Demir (II) klorür FeCl2.4H2O ile ve demir (III) klorür FeCl3.6H20 formülleri ile gösterilir. 3.1.3. Amonyak Çözeltisi Renksiz ve çok keskin kokulu bir gaz olan amonyak (NH3), sulu çözelti halinde de aynı adı taşır. Çok eskiden Libya’da Ammon tapınağı yakınlarında hazırlandığı için, eski Mısır tanrısı Ammon’dan alınarak“Amonyak” diye isimlendirilmiştir. İlk defa 1774 yılında İngiliz kimyacı Joseph Priestley tarafından saf amonyak gazı üretilmiştir. Bu çalışmada örneklerin hazırlanması için % 25 ‘lik NH3 çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 3.1.4. Ranitidin HCl İlaç etken madde olarak bu çalışmada kullanılan Ranitidin HCl, H2-reseptör antagonisti (histamin engelleyici) olup, mide içine asit salgılanmasını önler. Suda ve metanolde serbestçe çözünür. Serbest yoğunluğu 0,21 g/ml, sıkıştırılmış yoğunluğu ise 0,27 g/ml’dir. Molekül ağırlığı 350 g/mol’dür. Kimyasal formülü C13H22N4O3S.HCl’dir. Şekil 3.2 ve 3.3 ‘de Ranitidin HCl’in formülü ve yapıları gösterilmiştir. Bu çalışmada kullanılan Ranitidin HCl FAKO İlaç’tan temin edilmiştir. Şekil 3.2: Ranitidin HCl’in kimyasal formülü [21] 44 Şekil 3.3: Ranitidin HCl’in tautomerik yapıları [21] 3.1.5. NaH2PO4 .2H2O ve Na2HPO4 .12H2O Uygun pH’lardaki tampon çözeltileri hazırlamak için NaH2PO4.2H2O (sodyum dihidrojenfosfat) (Merck) ve Na2HPO4.12H2O (sodyum hidrojenfosfat) (Merck) kullanılmıştır. 3.1.6. Fosfat Asidi Fosfat asidi (Merck), saf halde 42oC erime noktasına sahip olan kristal bir katı halinde olup, daha düşük konsantrasyon formlarında renksiz, şurup kıvamında bir sıvı halini almaktadır. Tampon çözeltileri hazırlamak için %85’lik fosfat asidi kullanılmıştır. Şekil 3.4’te fosfat asidinin molekül yapısı gösterilmiştir. Şekil 3.4: Fosfat asidinin yapısı 45 3.2. KULLANILAN CİHAZLAR 3.2.1. Saf Su Cihazı Bu çalışmada örneklerin hazırlanışı sırasında kullanılan destile su, 4176 nolu bilimsel araştırma projesinden alınan Nüve NS103 markalı saf su cihazından elde edilmiştir. 3.2.2.Analitik Terazi Bu çalışmada örnekleri tartmak için Precise 205 A SCS terazisi kullanılmıştır. Ölçüm aralığı 0 -200 g ( 0,1 mg ) dır. 3.2.3. Isıtıcılı Manyetik Karıştırıcı Bu çalışmadaki polimer kaplı manyetik nanopartiküller 4176 nolu bilimsel araştırma projesinden alınan Daihan MSH 20A marka ısıtıcılı manyetik karıştırıcı kullanılarak hazırlanmıştır. 3.2.4. Manyetometre Manyetik alanın yoğunluğunu ölçmeye yarayan bir araçtır. Manyetometre, ortamdaki demir yoğunluğuna bağlı olarak çalışır. Teknoloji alanında, manyetik alan şiddetinin ölçülmesine ihtiyaç duyulması sonucu, çeşitli manyetometreler geliştirilmiştir. İlk manyetometreler, bir yaya bağlı mıknatıstan meydana gelmekteydi ve ölçülmek istenen manyetik alan şiddeti, yaydaki uzama miktarıyla belirlenmekteydi. Ancak, kısa bir zaman sonra bunlar, önemlerini kaybederek yerlerini, elektronik sistemlere bırakmışlardır. Şekil 3.5’te çalışmada kullanılan manyetometre cihazı kendi imkanlarımızla, bizim tarafımızdan imal edilmiştir. 46 Şekil 3.5: Manyetometre cihazı 3.2.5.UV (Ultraviyole) Spektrofotometresi : Genellikle UV-Spektrofotometreler görünür bölge ile birleşik haldedir ve UV-visible olarak adlandırılırlar. Bu tür spektrofotometreler dalga boyları 100 ile 800 nm arasında değişen ışınlarla tarama yapar. UV ve Görünür Bölge ışık kaynakları aynı sistem içinde kullanılır. Software sayesinde 100 – 400 nm arasında ultraviyole, 400- 800 nm arasında görünür bölge ışık kaynağı kullanılır. Bu sistemde ışık kaynağından çıkan ışık önce yarıktan (slitten) geçerek ışık bölücüye kadar gelir. Burada ışık iki eşit parçaya bölünerek uygun optik sistem yardımıyla referans ve örnek küvetine ayrı ayrı gönderilirler. Küvetlerden çıkan ışık dedektörlere gelir ve burada bu ışık şiddetleri ölçülür ve kaydedilir. Daha sonra elde edilen datalar absorbansa karşı dalga boyu grafiğine geçirilir ve gerekli hesaplamalar grafik yardımı ile yapılır. Bu çalışmada T80+ UV/VIS PG Instruments Ltd. markalı UV Spektrofotometresi kullanılmıştır. Şekil 3.6’te örneklerin absorbans değerlerinin ölçüldüğü Spektrofotometre cihazı gösterilmiştir. UV- 47 Şekil 3.6: UV- Spektrofotometre cihazı 3.2.6. Vakumlu Etüv Bu çalışmada; hazırlanan örnekleri sabit tartıma getirmek için ve diğer kurutma işlemlerinde kullanılan nüve EV018 markalı vakumlu etüv 4176 nolu bilimsel araştırma projesinden sağlanmıştır. 3.2.7. pH Metre Bu çalışmada CHE bios S.r.l 620 Lab marka pH metre kullanılmıştır. 3.2.8. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) Fourier Transform Infrared (FTIR) spektroskopi tekniğinde, hücresel bileşenlere zarar vermediği bilinen IR ışının soğurulması, moleküle özgü titreşime ve bunun sonucu olarak da belirli frekans değerlerinde karakteristik sinyallerin (bantların) oluşmasına neden olmaktadır. Bu sinyallerin şiddetinde, bant genişliğinde ve frekans değerinde 48 meydana gelen değişiklikler, incelenen sistem hakkında moleküler düzeyde önemli bilgiler vermektedir. Bu çalışmada Mattson 1000 markalı FTIR cihazı kullanılmıştır. 3.2.9. SEM Hazırlık Sistemleri Taramalı elektron mikroskop analizi için bir tutucu üzerinde hazırlanan polimerik filmler önce altın kaplama işlemine tabii tutulmuştur. Bu çalışmada örneklerin altın kaplama işlemleri Polaron SC 7610 cihazı ile yapılmıştır. Şekil 3.7’da SEM için altın kaplama ünitesinin şekli görülmektedir. Şekil 3.7: SEM için altın kaplama ünitesi 3.2.10. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Bir cismi yaklaşık bir milyon defa büyütüp, bunu bir ekranda göstermek ve buradan fotoğrafını almak mümkündür. Böyle bir büyütmeyle bir kristal şebekesindeki atomların dizilişindeki çarpılmalar incelenebilir. En iyi optik mikroskoplarda ise bu büyütme 49 ancak birkaç bin defa olmaktadır. Bu büyütme işlemi taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleşir. Optik mikroskoplarda görüntünün elde edilmesinde ışık kullanılırken, elektron mikroskoplarında, ışık yerine elektron kullanılır. Elektronun dalga boyu, ışığa göre birkaç bin defa daha küçük olduğu için, bu mikroskopla daha ayrıntılı görüntüler elde etmek mümkündür. Bazı elektron mikroskoplar, 0,2 nm’lik cismi net gösterebilmekteyken, en iyi optik mikroskoplar 250 nm’lik bir güce sahiptir. Hazırlanan örneklerin yapısal özellikleri Jeol JSM 5600 markalı taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Şekil 3.8’da taramalı elektron mikroskobu ve örneklerin mikroskoba yerleştirilmeleri gösterilmiştir. Şekil 3.8: a) SEM mikroskobu 50 b) SEM mikroskobuna örneklerin yerleştirilmesi 3.2.11. Liyofilizatör Hazırlanan nanosüngerlerin liyofilizasyon işlemi Freeze Drier System, Lyphlock 6, a Labconco Model liyofilize yapılmıştır. Şekil 3.9’da liyofilizatörün şekli görülmektedir. Şekil 3.9: Liyofilizatör 51 3.3.DENEYİN YAPILIŞI 3.3.1. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin Hazırlanması Manyetik nanopartiküllerin hazırlanmasında iki ayrı yol izlenmiştir. Bunlardan birinci grup çalışmada; demir tozları üzerinde jelatin kaplı manyetik nanopartikül hazırlanmıştır. Önce 40 oC sıcaklıkta % 5’lik jelatin çözeltisi hazırlanarak ısıtıcılı manyetik karıştırıcıda 1 saat süreyle karıştırılmıştır. Jelatin tamamen çözülerek homojen hale gelmiştir. Daha sonra, bu çözeltiye (1/2,7) (g/g) oranında FeCl2.4H2O/FeCl3.6H20 ilave edilmiştir. Karıştırma işlemine devam edilerek karışımın tekrar homojen hale gelmesi sağlanmıştır. 40 oC’deki çözelti buz yardımıyla hızlı bir şekilde 4o C sıcaklığa kadar soğutulmuştur. Şekil 3.10’da hazırlanan örnek görülmektedir. Şekil 3.10: Jelatin ve demir çözeltilerinin 4 oC’ye soğutulması Jelatin çözeltisine, sulu amonyak çözeltisi damla damla eklenmiş ve jellerin siyah renk aldığı gözlenmiştir. Daha sonra partiküller saf su ile birkaç kez yıkanıp, dekantasyon işlemi yapılmıştır. Dekante edilen jeller iki ayrı petri kabına alınıp oda sıcaklığında 1 gece bekletilmiştir. Bekleme süresi sonunda sünger yapısındaki jellerin bir kısmı karşılaştırmak amacıyla liyofilizasyon işlemine tabii tutulmuştur (Şekil 3.11). Liyofilize edilen ve liyofilize edilmeyen manyetik nano süngerlerin destile suda ve tampon çözeltilerde şişme kinetikleri incelenmiştir. 52 Şekil 3.11: Liyofilize işlemine gitmeden önce hazırlanan polimer kaplı nanosüngerler İkinci grup çalışmada, nanomalzemeler hazırlanırken, önce (1/2,7) (g/g) oranında FeCl2.4H2O/FeCl3.6H20 çözeltisi hazırlanarak bu çözeltiye hacimce 3:1 oranında amonyak eklenerek oda sıcaklığında 30 dakika karıştırılmıştır. Daha sonra karışım 70 o C sıcaklığa ısıtılarak 30 dakika daha karıştırılma işlemine devam edilmiştir. Oluşan C’de 2 saat karıştırılarak %5’lik hazırlanan jelatin çözeltisi bu çözeltiye eklenmiştir. manyetik alana duyarlı nanokompozitler birkaç defa destile su ile yıkanmıştır ve 40 o Karışım tamamen homojen hale getirildikten sonra hızlı bir şekilde 4oC’ye buz ortamında soğutulmuştur. Daha sonra polimer kaplı manyetik nanopartiküller oda sıcaklığında şişme deneyi çalışmaları için bekletilmiştir. 3.3.2. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin Şişmesi için Tampon Çözelti Hazırlanması Değişik pH’larda ve mmol’de Fosfat tampon çözeltisi hazırlamak için farklı miktarlarda sodyum dihidrojenfosfat alınarak içerisine H3PO4 eklenip karıştırılmıştır. Buna göre ; 1. 100 mM Sodyum Fosfat Tamponu Hazırlanması (pH=2,25) : 50 mmol NaH2PO4 .2H2O (sodyum dihidrojenfosfat) bir miktar saf su içerisinde çözülür. Üzerine derişik % 85’lik H3PO4 den 3,4 ml eklenerek son hacim 1 Lïtreye tamamlanır. 53 2. 50 mM Sodyum Fosfat Tamponu Hazırlanması (pH= 3,4) : 40 mmol NaH2PO4 .2H2O bir miktar saf su içerisinde çözülür. Üzerine derişik % 85’lik H3PO4den 0,68 ml eklenerek son hacim 1 Lïtreye tamamlanır. 3. 10 mM Sodyum Fosfat Tamponu Hazırlanması (pH= 7,0): 5 mmol NaH2PO4 .2H2O bir miktar saf su içerisinde çözülür. Üzerine 5 mmol Na2HPO4.12H2O (sodyum hidrojenfosfat) eklenerek son hacim 1 Litreye tamamlanır. 3.3.3. Manyetik Nanopartiküllerin Şişme Çalışmaları: Hazırlanan manyetik nanopartiküllerin şişme davranışları destile su ve değişik pH’lardaki fosfat tampon çözeltilerinde incelenmiştir. Manyetometre ile sağlanan manyetik alan şiddeti 2 T olarak seçilmiştir. Tüm şişme ve salım çalışmalarında manyetik alan şiddeti sabit tutlmuştur. Hazırlanan örnekler oda sıcaklığında ve manyetik alan altında destile suda ve ayrıca tampon çözeltilerde bekletilerek denge konumuna gelmesi gözlenmiştir. Belirli zaman aralığında filtre kağıdı ile örneklerin yüzeyindeki su hassas bir şekilde kurulanarak alınmış ve örnekler tartılarak kütlece % şişme miktarı hesaplanmıştır. Kütlece % şişme aşağıdaki formülle hesaplanmıştır. Kütlece % Şişme = [(Ws-Wd)/ Wd ]x 100 Bu formülde; Ws, farklı zamanlarda şişmiş numunelerin ağırlığını, Wd, kuru numunenin ağırlığını göstermektedir. Ayrıca nanopartiküllerin adsorpsiyon kapasitelerini incelemek için değişik derişimlerdeki ilaç etken maddesinin bu örnekler üzerindeki ilaç yükleme ve manyetik alandaki salımları UV Spektrofotometre kullanılarak izlenmiştir. Hazırlanan örneklerin yapısal analizleri için Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) mikrografları alınarak incelenmiştir. Örneklerin Fourier Transform Infrared Spektrumları (FTIR) 200 ile 4000 (cm-1) dalga sayısında incelenmiştir. 54 4. BULGULAR 4.1. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN ŞİŞME DENEYLERİ 4.1.1. Manyetik Nanopartiküllerin Destile Su İçerisindeki Şişme Değerleri Tablo 4.1’de hazırlanan tüm örneklerin destile su içerisindeki şişme değerlerinin zamanla değişimi incelenmiştir. Destile suda bekletilen liyofilize olan süngerin, liyofilize olmayan süngerin ve nanofilmin kuru ağırlıkları 0,01 gramdır. Liyofilize olmayan Zaman (dak) 30 60 90 120 150 180 süngerin % şişme değerleri 158,1 169,6 176,6 195,2 242,2 297,7 Liyofilize olan süngerin % şişme değerleri 261,5 360,7 378,6 389,6 400,0 494,0 Nanofilmin % şişme değerleri 148,5 246,1 328,4 359,0 347,1 412,4 Tablo 4.1: Destile suda Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Tablosu 55 600,0 500,0 % şişm e 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 0 20 40 60 80 100 zaman(dak) 120 140 160 180 200 Şekil 4.1: Destile suda Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Grafiği 4.1.2. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=2,25) İçerisindeki Şişme Değerleri Tablo 4.2 ile tablo 4.5 arasında hazırlanan tüm örneklerin fosfat tamponlarında içerisindeki şişme değerlerinin zamanla değişimi incelenmiştir. pH 2,25 fosfat tamponunda bekletilen liyofilize olan süngerin, liyofilize olmayan süngerin ve nanofilmin kuru ağırlıkları 0,05 gramdır. Liyofilize olmayan Zaman (dak) 30 60 90 120 150 180 Liyofilize olan süngerin % şişme değerleri 514,7 931,8 988,9 1050,0 1176,2 1180,5 Nanofilmin % şişme değerleri 412,9 673,2 788,8 830,2 850,1 880,2 süngerin % şişme değerleri 366,3 512,0 633,9 831,5 804,9 853,4 Tablo 4.2: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 2,25)Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Tablosu 56 1400,0 1200,0 1000,0 % şişme 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 0 20 40 60 80 100 zaman(dak) 120 140 160 180 200 Şekil 4.2: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 2,25) Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişimi Grafiği 4.1.3. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=3,4) İçerisindeki Şişme Değerleri Liyofilize olmayan Zaman (dak) 30 60 90 120 150 180 süngerin % şişme değerleri 230,3 288,5 322,9 435,6 523,1 568,3 Liyofilize olan süngerin % şişme değerleri 223,7 532,9 561,5 716,5 726,9 850,2 Nanofilmin % şişme değerleri 236,9 342,2 485,3 513,3 591,3 623,0 Tablo 4.3: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 3,4) Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Tablosu Fosfat tamponunda (pH=3,4) bekletilen liyofilize olan süngerin, liyofilize olmayan süngerin ve nanofilmin kuru ağırlıkları 0,025 gramdır. 57 1000,0 800,0 % şişme 600,0 400,0 200,0 0,0 0 50 100 zaman(dak) 150 200 Şekil 4.3: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 3,4) Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Grafiği 4.1.4. Manyetik Nanopartiküllerin Fosfat Tamponu (pH=7) İçerisindeki Şişme Değerleri Liyofilize olmayan Zaman (dak) 30 60 90 120 150 180 süngerin % şişme değerleri 104,1 177,1 225,8 278,9 318,2 489,3 Liyofilize olan süngerin % şişme değerleri 266,9 337,0 444,9 452,8 575,6 624,4 Nanofilmin % şişme değerleri 163,7 175,5 216,3 379,2 467,7 566,7 Tablo 4.4: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 7) Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Tablosu 58 Fosfat tamponunda (pH 7) bekletilen liyofilize olan süngerin, liyofilize olmayan süngerin ve nanofilmin kuru ağırlıkları 0,013 gramdır. 800,0 600,0 % şişme 400,0 200,0 0,0 0 50 100 zaman (dak) 150 200 Şekil 4.4: Fosfat Tampon Çözeltisinde (pH 7)Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin % Şişme Değerlerinin Zamanla Değişim Grafiği 4.2. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN İLAÇ YÜKLEME ÇALIŞMALARI 4.2.1. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin İlaç Çözeltisinde Uygun Absorbans Değerinin Bulunması Şekil 4.5’de görüldüğü gibi polimer kaplı manyetik nanopartiküllerin salımı için ilaç çözeltisinin UV Spektrofotmetrede okunan en uygun değeri 310 nm’dir. 59 Şekil 4.5: Ranitidin HCl etken maddesinin UV-Spektrofotometre’de bulunan maksimum absorbans değeri grafiği 4.2.2. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin İlaç Yükleme Denemeleri İçin Uygun Konsantrasyonda İlaç Çözeltileri Hazırlanması Şekil 4.6: Ranitidine HCl çözeltisinin Konsantrasyon Absorbans Grafiği 4.2.3. Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerde Ranitidin HCl Çalışmaları Yükleme Şekil 4.7, şekil 4.8 ve şekil 4.9’da sırasıyla liyofilize olan ve olmayan nanosüngerlerde ve nanofilmde % ilaç yükleme grafikleri verilmektedir. 60 100,00 90,00 80,00 70,00 % Tutunma 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 50 100 150 zaman(dak) 200 250 300 Şekil 4.7: Liyofilize olan nanosüngerlerin zamanla % yükleme değişim grafiği 80,00 70,00 60,00 % tutunma 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 50 100 150 zaman (dak) 200 250 300 Şekil 4.8: Liyofilize olmayan nanosüngerlerin zamanla % yükleme değişim grafiği 61 70,00 60,00 50,00 % tutunm a 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 50 100 150 zaman(dak) 200 250 300 Şekil 4.9: Nanofilmlerin zamanla % yükleme değişim grafiği Jellerin ilaç yükleme çalışmalarında yükleme kapasitesi şu formülle bulunabilir. qe = ( ci-c) xVt/M ci ve c sırasıyla ilaç çözeltilerinin başlangıç ve denge konsantrasyonları, vt ise çözeltinin hacmidir. Adsorbentin gram olarak ağırlığı M olarak belirtilmiştir [61]. Tablo 4.5’de nanosüngerlerin ve nanofilmin adsorpsiyon kapasiteleri verilmiştir. Konsantrasyon 0,083 g/L 0,10 g/L 0,12 g/L 0,15 g/L 0,20 g/L Liyofilize olmayan örneğin qe değeri 0,0215 0,025 0,035 0,05 0,075 Liyofilize olan örneğin qe değeri 0,0215 0,03 0,04 0,055 0,085 0,0115 0,015 0,025 0,04 0,065 Nanofilmin qe değeri Tablo 4.5: Polimer Kaplı Manyetik Nanopartiküllerin yükleme denge değerleri (qe) (g/g) 62 4.3. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN İLAÇ SALIM ÇALIŞMALARI Şekil 4.10- 4.12’de % ilaç salım değerleri görülmektedir. Şekil 4.10’da liyofilize olan nanosünger üzerindeki ilaç salım grafiği verilmiştir. Şekil 4.11 ve Şekil 4.12’de ise liyıfilize olmayan nanosüngerin ve nanofilmin % ilaç salım grafikleri görülmektedir. 85 80 75 % Salım 70 65 60 55 50 0 50 100 150 200 Zaman (dak) 250 300 350 400 Şekil 4.10: Liyofilize olan nanosüngerlerin zamanla % salım değişim grafiği 63 85 80 75 % Salım 70 65 60 55 50 0 50 100 150 200 Zaman(dak) 250 300 350 400 Şekil 4.11: Liyofilize olmayan nanosüngerlerin zamanla % salım değişim grafiği 90 85 80 % Salım 75 70 65 60 55 50 0 50 100 150 200 Zaman (dak) 250 300 350 400 Şekil 4.12: Nanofilmlerin zamanla % salım değişim grafiği 64 4.4. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN SEM GÖRÜNTÜLERİ Hazırlanan nanosünger ve nanofilmlerin taramalı elektron mikroskop görüntüleri incelenmiştir. Şekil 4.13 ve şekil 4.14’te liyofilize olmayan nanosüngerin yüzey görüntüleri, Şekil 4.15 ve Şekil 4.16’da nanofilmin yüzey ve kesit görüntüleri verilmiştir. Şekil 4.17- 4.19’da SEM mikrografları liyofilize olan ve liyofilize olmayan nanosüngerin karşılaştırılmalı görüntülerini vermektedir. Şekil 4.13: Liyofilize olmayan numunenin yüzey görüntüsü 65 Şekil 4.14: Liyofilize olmayan numunenin yüzey görüntüsü Şekil 4.15: Nano filmin kesit ve yüzey görüntüsü 66 Şekil 4.16: Nano filmin yüzey görüntüsü Şekil 4.17: Liyofilize olmayan numunenin kesit görüntüsü 67 Şekil 4.18: Liyofilize olan örneğinde porların görüntüsü Şekil 4.19: Liyofilize olan örneğin kesit görüntüsü 68 4.5. POLİMER KAPLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN FTIR GRAFİKLERİ Şekil 4.20- 4.21 ve 4.22’de sırasıyla liyofilize olmayan ve liyofilize olan nanosünger ile nanofilmin FTIR Spektrumları görülmektedir. Şekil 4.20: Liyofilize olmayan nanosüngerin FTIR grafiği 69 Şekil 4.21 Liyofilize olan nanosüngerin FTIR grafiği Şekil 4.22 Nanofilmin FTIR grafiği 70 5. TARTIŞMA VE SONUÇ Bu çalışmada, manyetik alana duyarlı nanokompozitler hazırlanırken kaplama materyali olarak kullanılan jelatinin alkali ortamda demir tuzları ile kimyasal çökme yöntemi uygulanmıştır. Alkali ortamda Fe 2 ve 3 oksidin oluşum şeması aşağıdaki gibidir. Fe+2 + 2 Fe+3 + 8OH− ⇌ Fe (OH) 2 + 2 Fe (OH) 3 → Fe3O4 + 4 H2O Bu şekilde hazırlanan demir oksit nanopartikülleri kolayca kümelenebilirler. Demir tuzları ve jelatin çözeltisinin homojen olması agregasyonu engeller. Literatür çalışmalarında jellerin siyah renge dönüşmesi hazırlanan partiküllerin nanopartikül olduklarını göstermektedir. Açık renk veya kahve rengi olmaları durumunda daha büyük boyutlu yapı elde edilmektedir [5]. Bu çalışmada hazırlanan jeller siyah renkli olup Hu ve arkadaşlarının yaptığı çalışma ile parallellik göstermektedir [5]. Bu durumda hazırlanan partiküllerin nanopartikül olduğu bilinmektedir. Şekil 4.23’de şematik olarak manyetik alana duyarlı nanosüngerlerin manyetik alan varlığında ve yokluğunda ilaç salımı gösterilmiştir. 71 Şekil 4.23: Manyetik nanosüngerin ilaç salımı şeması [5] Tablo 4.1 - 4.4’te şişme deneyleri karşılaştırıldığında pH’ın düşük olduğu 2,25’te en iyi şişmenin gerçekleştiği görülmüştür. Tampon çözeltilerde şişme değerleri saf sudakine göre daha yüksek çıkmıştır. Bunun nedeni kullanılan saf suyun pH’ının 7’den daha büyük olmasıdır. ( pH=7,4) Liyofilize olan nanosüngerin pH 2,25’teki fosfat asidi çözeltisinde şişme değeri 1180 iken pH 7’deki fosfat tampon çözeltisindeki şişme değeri 624 olarak bulunmuştur. Liyofilize olan nanosüngerin düşük pH’ta yaklaşık % 47 oranında daha fazla şiştiği gözlenmiştir. Şekil 4.7- 4.9’dan da görüldüğü gibi ilacın en fazla yüklendiği ortamın liyofilize olan nanosüngerler olduğu anlaşılmaktadır. Liyofilizasyon prosesinin nanomalzemenin ağ yapısını genişlettiği ve ilacın tutunmasını kolaylaştırdığı görülmüştür. Ayrıca 0,2 g/L derişimde ilaç çözeltisinin üç örnekte en yüksek tutunma değeri verdiği görülmektedir. İlaç salım deneylerinde, düşük konsantrasyonlarda ilacın daha iyi salındığı gözlenmiştir. Grafiklerden de anlaşıldığı gibi ilaç salımının ilk 1. saat içinde gerçekleştiği görülmüştür. Ancak yapılan çalışmada ilaç salımının dengeye gelmesi için incelemeye daha uzun süre devam edilmiştir. 72 Liyofilize olmayan örneğin yüzey filmi taramalı elektron mikroskopunda incelendiğinde polimer matriks üzerinde dağılmış partikülller bulunmaktadır (Şekil 4.13, Şekil 4.14). Bu yapı ile nanofilm yapısı arasında benzerlik görülmektedir. Şekil 4.15’de nanofilmin aynı anda kesit ve yüzeyi görülmektedir. Şekil 4.13’de düşük büyütmede liyofilize olmayan örneğin yapısı incelenmiştir. Şekil 4.16’da ise nanofilmin sadece yüzey görüntüsü bulunmaktadır. Şekil 4.17, şekil 4.18 ve şekil 4.19’da elektron mikroskobu mikrograflarında incelenen örneklerin kesit görüntüleri verilmiştir. Şekil 4.18’de gözenekli yapı ortaya çıkmıştır. Gözeneklerin iç yapısı incelendiğinde şekil 4.19’daki gibi homojen bir yapı ortaya çıkmaktadır. Bu sonuçlar Hu ve arkadaşlarının nanosüngerler üzerine yaptığı kontrollü ilaç salım çalışmalarında ortaya çıkan taramalı elektron mikroskobu yapısına benzerlik göstermektedir [5]. Liyofilize edilmiş nanosüngerler üzerinde ilaç yükleme çalışmaları liyofilize olmamış örneklere göre daha iyi sonuç vermiştir. Bu da liyofilizasyon ile maddenin yapısında gözeneklerin açıldığı ve porların ortaya çıktığını göstermektedir. Elektron mikroskobu çalışmaları da bu durumu desteklemektedir. Şekil 4.18 ve 4.19’da görüldüğü gibi liyofilizasyon işlemi – 80 oC sıcaklığa kadar dondurulmuş örnekteki kristal suyun vakum altında dışarı atılmasıyla gözenekli yapının oluştuğu düşünülmektedir. SEM mikrograflarında gözeneklerin boyutu 30-40 µm’ye kadar çıkmaktadır. Bu durum liyofilize olan örnekler üzerinde ilacın daha çok tutunduğunu açıklamaktadır. Tablo 4.5’de ilaç yükleme denge değerlerinden de anlaşıldığı gibi birim nanopartikül üzerinde tutunan Ranitidin HCl’in en fazla liyofilize olan nanosüngerde olduğu görülmektedir. Şekil 4.20’de liyofilize olmayan nanosüngerin FTIR Spektrumu incelendiğinde saf jelatine ait olduğu bilinen 1650 ve 1653 dalga sayısına ait olan piklerin amid I ve amid II bantlarına ait oldukları gözlenmiştir. Muyonga ve arkadaşları tarafından yapılan jelatinin FTIR spektrumları ile ilgili çalışmada amid I ve amid II bantlarının 1600-1700 arasında olduğu gözlenmiştir. Bu çalışmada jelatinin incelenen FTIR sepktrumunun literatür ile benzerlik gösterdiği görülmüştür [62]. Ayrıca 2361 bölgesinde görülen bandın nitril gruplarından oluştuğu anlaşılmaktadır. 575 bölgesinde görülen geniş pikin 73 Fe-O grubuyla ilişkili olduğu bilinmektedir [63,64]. Gaihre ve arkadaşlarının yaptıkları çalışmada; hazırlamış oldukları nanopartiküllerin demir oksit bantları benzer bölgede gözlenmiştir [8]. Benzer şekilde liyofilize olan nanosüngerin FTIR grafiği incelendiğinde Fe-O grubuna ait pikin yine düşük dalga sayılı bölgede olduğu gözlenmiştir. Amid I ve amid II bantları 1653 bölgesinde gözlenmiştir. Nitril grubuna ait pikin liyofilize olmuş örnekte genişlediği görülmektedir. 1400 civarında gözlenen CO gerilme pikinin liyofilize olmamış örnekte daha dar iken liyofilize olan örnekte genişlediği ve daha büyük dalga sayısına kaydığı gözlenmektedir (Şekil 4.21). Şekil 4.22’de nanofilmin FTIR grafiği incelendiğinde diğer FTIR örneklerinde olduğu gibi Fe-O bağı görülmektedir. Her üç şekilde de jelatinin manyetik nanopartikül oluşturduğu yapısının bozulmadığı ve demir partiküllerini bir kabuk gibi sardığı anlaşılmaktadır. SEM görüntüleri de bu sonucu desteklemektedir. Sonuç olarak, düşük konsantrasyonlarda Ranitidin HCl’in daha iyi salındığı gözlenmiştir. İlaç salınımında liyofilizasyonun fazla ilgisi görülmemektedir. % salım değerleri karşılaştırıldığında liyofilize olmayan nanosüngerlerden ilaç salımının derişim azaldıkça arttığı görülmüştür. Hazırlanan manyetik nano süngerlerin liyofilize edildikten sonra gözenek yapısının büyüdüğü şişme miktarının arttığı gözlenmiştir. Ranitidin HCl’in adsorpsiyon kapasitesi ise yine liyofilize olan örnekte daha fazla bulunmuştur. 74 KAYNAKLAR [1]. GAIHRE, B., KHIL, M.S., LEE, D.R., KIM, H.Y., 2009, Gelatin-coated magnetic iron oxide nanoparticles as carrier system: Drug loading and in vitro drug release study International Journal of Pharmaceutics, 365, 180–189. [2]. LIN C.C, METTERS A.T, 2006, Hydrogels in controlled release formulations: Network design and mathematical modeling, Advanced Drug Delivery Rewiews, 58, 1379-1408. [3]. KOIZUMI, T., RITTHIDEJ. G. C., PHAECHAMUD, T., 2001, Mechanistic modeling of drug release from chitosan coated Tablets, Journal of Controlled Release, 70, 277-284. [4]. ICHIYANAGI, Y., KUBOTA, M., MORITAKE, S., KANAZAWA, Y., YAMADA, T., UEHASHI, T., 2007, Magnetic proporties of Mg-ferrite nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310, 2378-2380. [5]. HU, S., LIU, T., LIU, D., CHEN, S., 2007, Nano-ferrosponges for controlled drug release, Journal of Controlled Release, Vol.121, 181–189 [6]. LIN, C.L., LEE, C.F., CHIU, W.Y., 2005, Preparation and properties of poly(acrylic acid) oligomer stabilized superparamagnetic ferrofluid, Journal of Colloid and Interface Science, 291, 411–420 [7]. ZRINYI, M., 2000, Intelligent polymer gels controlled by magnetic fields, J. Colloid Poly. Sci., 278, 98-103. [8]. GAIHRE, B., ARYAL, S., BARAKAT, N.A.M., KIM, H.Y., 2008, Gelatin stabilized iron oxide nanoparticles as a three dimensional template for the hydroxyapatite crystal nucleation and growth, Materials Science and Engineering, C 28, 1297–1303. 75 [9]. YUE Y., SHENG X., WANG P, 2009, Fabrication and characterization of microstructured and pH sensitive interpenetrating networks hydrogel films and application in drug delivery field, European Polymer Journal, 45, 309–315. [10]. ZHOU, L., YUAN, J., YUAN, W., SUI, X., WU, S., LI, Z., SHEN, D., 2009, Synthesis,characterization, and controllable drug release of pH-sensitive hybrid magnetic nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321, 27992804. [11]. PILLAY, V., FASSIHI, R., 1999, In vitro modulation from crosslinked pellets for site- specific drug delivery to the gastrointestinal tract I.Comparison of pH- responsive drug release and associated kinetics, Journal of Controlled Release, 59, 229-242. [12]. SCHULTE, D.M., RODE, T.S., 2006, Thermosensitive magnetic polymer particles as contactless controllable drug carriers, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 302, 267-271. [13]. PURUSHOTHAM, S., RAMANUJAN, R.V., 2009, Thermoresponsive magnetic composite nanomaterials for multimodal cancer therapy, Acta Biomaterialia, in press. [14]. WANG, S., ZHOU, Y., SUN, W., 2009, Preperation and characterization of antifouling thermosensitive magnetic nanoparticles for applications in biomedicine, Materials Science and Engineering, C 29, 1196-1200. [15]. WANG, Q., DONG, Z., DU, Y., KENNEDY, J.F., 2007, Controlled release of ciprofloxacin hydrochloride from chitosan / polyethylene glycol blend films, Carbohydrate Polymers, 69, 336-343. [16]. HUANG, W.C., HU, S.H., LIU, K.H., CHEN, S.Y., LIU, D.M., 2009, A flexible drug delivery chip for the magnetically- controlled release of anti-epileptic drugs, Journal of Controlled Release, 139, 221-228. 76 [17]. JAIN, T.P., RICHEY, J., STRAND, M., PELECKY, D.L., FLASK, C. A., 2008, Magnetic nanoparticles with dual functional properties: Drug delivery and magnetic resonance imaging, Biomaterials, 29, 4012-4021. [18]. CALLEWAERT, M., MAQUIN, D., LEVY, F., 2007, Albumin- alginate- coated microspheres: Resistance to steam sterilization and to lyophilization, Internation Journal of Pharmaceutics, 344, 161-164. [19]. HU, Y., JIANG, X., DING, Y., ZHANG, L., YANG, C., ZHANG, J., CHEN, J., YANG, Y., 2003, Preperation and drug release behaviors of nimodipine-loaded poly (caprolactone)- poly (ethylene oxide)-polylactide amphiphilic copolymer nanoparticles, Biomaterials, 2395-2404. [20]. PUTTIPIPATKHACHORN, S., NUNTHANID, J., YAMAMOTO, K., PECK, G.E., 2001, Drug physical state and drug- polymer interaction on drug release from chitosan matrix films, Journal of Controlled Release, 75, 143-153. [21]. BASIT, A.W., 227, 157–165. [22]. LIU, S., RUIMIN X., FENG, L., RANA, R.H., ZHUE, J.J., 2009, One –Pot Template- Free Fabrication of Hollow Magnetite Nanospheres and Their Application as Potential Drug Carriers, J. Phys. Chem. C, 113, 21042-21047. [23]. BAYSAL, B., 1994, Polimer Kimyası, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara. [24]. BESERGİL, B. , 2003, Polimer Kimyası, GAZİ Yayınları. [25]. KARAKUŞ, S., 2003, Polivinil Klorid / Bentonit Nanokompozitinin Hazırlanması ve Karakterizasyonu, Yüksek lisans Tezi, İ.Ü. Kimya Anabilim Dalı Fiziksel Kimya Programı. LACEY, L.F., 2001, Colonic metabolism of ranitidine: implications for its delivery and absorption, International Journal of Pharmaceutics, 77 [26]. ZANETTI, M., LOMAKIN S., CAMINO, G., 2000, Polymer Layered Silicate Nanocomposites, MacromolecularMacromolecular materials and engineering, 279,1-9. [27]. Dr. Joachim Grossman, Süd- Chemie AG, New Generation of Nanocomposites for Thermoplastic Polymer, www.sud-chemie.com [ 6 Nisan 2010 ]. [28]. AKÇAY, D., 2006, Poli ( Metil Metakrilat ) / Bentonit Nanokompozitin Kütle Polimerizasyonu Yöntemiyle Sentezlenmesi ve Karakterizasyonu, Yüksek lisans Tezi, İ.Ü. Kimya Anabilim Dalı Fiziksel Kimya Programı. [29]. CANNILLO, V., BONDIOLI, F., LUSVARGHI, L., MONTORSI, M., AVELLA, M., ERRICO, M.E., MALINCONICO, M., 2006, Modeling Of Ceramic Particles Filled Polymer – Matrix Nanocomposites, Composites Science And Technology, 66, 10301037. [30]. MENEGHETTI, P., QUTUBUDDIN, S., WEBBER, A., 2004, Synthesis Of Polymer Gel Electrolyte With High Molecular Weight Poly (Methyl Methacrylate)/Clay Nanocomposites, Electrochimica Acta, 49, 4923-4931. [31]. YOO, Y., KIM, S., WON, J.C., CHOI, K., 2004, Enhancement Of the Thermal Stability, Mechanical Properties And Morphologies Of Recycled PVC / Clay Nanocomposites, Polymer Bulletin, 52, 373-380. [32]. RAY, S.S., OKAMOTO, M., 2003, Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing, Prog. Polym. Sci., 28, 1539–1641. [33]. BAFNA, A., BEAUCAGE, G., 1103-1115. [34]. İlaç nedir?, http://www.ekimya.com/article.php?artid=75&action=part1, [6 Nisan 2010]. 78 MIRABELLA, F., MEHTA, S., 2003, 3D Hierarchical Orientation In Polymer- Clay Nanocomposite Films, Polymer, Vol. 44, [35]. Canay, O, 1996, İlaç Sözlüğü-İlaç İndeksi, 8. Baskı, İstanbul. [36]. CİNGİ, M.İ., EROL, K., T.C. Anadolu Üniversitesi Yayınları No: 494, Açıköğretim Fakültesi Yayınları No: 223, FARMAKOLOJİ, 1996. [37]. ZHANG, X.Z., LEWIS. P.J., CHU C.C., 2005, Fabrication and characterization of a smart drug delivery system: Microsphere in hydrogel, Biomaterials, 26, 3299-3309. [38]. QUI, Y., PARK, K., 2001, Environment-sensitive hydrogels for drug delivery, Drug Delivery Review, 53, 321-339. [39]. Kontrollü ilaç salımı., http://www.gencbilim.com/, [6 Nisan 2009]. [40]. KAETSU, I., Biomedical Materials, 1996, Devices and Drug Delivery Systems by Radiation Techniqu, Radiat. Phys. Chem., Vol. 47, 419-424. [41]. GÜRSOY, A. Z., 2004. Farmasötik Teknoloji, Temel Konular ve Dozaj Şekilleri, Kontrollü Salım Sistemleri Derneği Yayınları, İstanbul. [42]. TAKTAK, F.F., 2009, Yeni Tip Yüzey Aktif Triblok Kopolimerlerin Sentezi, Karakterizasyonu, Çözelti Davranışlarının İncelenmesi ve Hidrojel Eldesine Kullanılmaları, Doktora Tezi, Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [43]. KAZANCIOĞLU, E., 2001, Tegomer H- Si 2111- Ce (IV) redoks çifti ile başlatılmış NIPAAm jelleri ve PNIPAAm / PVSi 2250 semi IPN'leri, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [44]. GÜRDAĞ, G., 2009, Süper Absorban Polimer Teknolojisi Ders Notları. [45]. FILIPCSEI, G., FEHER, J., ZRİNYİ, M., 2000, Electric field sensitive neutral polymer gels, Journal of Molecular Structure, 554:109-117. 79 [46]. HUANG, G., GAO, J., HU, Z., JOHN, J.V.S., PONDER, B.C., MORO, D., 2004, Controlled drug release from hydrogel nanoparticle networks, Journal of Controlled Release, 94, 303-311. [47]. Demirkol, N., 2006, Kitosan- poliakrilamid- polisitrakonik asit içeren yarı –IPN tipi hidrojellerin şişme özellikleri ve lipaz salım davranışları, Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi Kimya Bölümü. [48]. ZRINYI, M., SZABO, D., KILIAN, H.-G., 1998, Kinetics of the shape change of magnetic field sensitive polymer gels, Polymer Gels and Networks, 6, 441-454. [49]. STARODOUBTSEV, S.G., SAENKO, E.V., KHOKHLOV, A.R., VOLKOV, V.V., 2003, Poly (acrylamide) gels with embedded magnetite nanoparticles, Microelectronic Engineering, 69,324-329. [50]. KONDO, A., FUKUDA, H., 1997, Preparation of Thermo-Sensitive Magnetic Hydrogel Microspheres and Application to Enzyme Immobilization, Journal of Fermantation and Bioengineering, 84,4,337-341. [51]. LAO, L.L., RAMANUJAN, R.V., 2004, Magnetic and hydrogel composite materials for hyperthermia applications, Journal of Materials Science, 15,1061-1064. [52]. Ayçiçek, İ., 2004, İyonik Poli [2-(dietilamino) etilmetakrilat-ko-N-vinil-2pirolidon] Hidrojellerinin Sentezi ve Şişme Davranışları, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [53]. CHANG, RAYMOND, 2000, Fen ve Mühendislik Bölümleri için Kimya, 6.Baskıdan çeviri, Beta Basım Yayın Dağıtım. [54]. PETRUCCI, HARWOOD, HERRING, 2005, Genel Kimya İlkeler ve Modern Uygulamalar, Palme Yayıncılık. 80 [55]. ZRINYI, M., BARSI, L., BUKI, A., 1997, Ferrogels: a new magneto-controlled elastic medium, Polymer Gels and Networks, 5, 415-427. [56]. HARRIS, T., How Freeze Drying Works,; Howstuffworks, http://recipes.howstuffworks.com/fresh-ideas/dinner-food-facts/freeze-drying.htm, [6 Nisan 2010]. [57]. KISSEL, J., 2004, Freeze Drying -The Amazing Science of Lyophilization, ITodT (Interesting thing of the day), http://itodt.com/articles/359/freeze-drying/ [58]. What is lyophilization?/ Advantages, Lyo-San Inc., Quebec – Canada, http://www.lyo-san.ca/english/lyophilisation.html#avantages [6 Nisan 2010]. [59]. Principles of Lyophilization Equipment; http://www.rpi.edu/dept/chem- eng/Biotech-Environ/DOWNSTREAM/sect3.htm [6 Nisan 2010]. [60]. The Lyophilization process, http://www.vetter-pharma.com/vcc/lyo/lyo2 [6 Nisan 2009]. [61]. ŞEN , M., UZUN, C., GÜVEN, O., 2000, Controlled release of terbinafine hydrochloride from pH sensitive poly(acrylamide/maleic acid) hydrogels International Journal of Pharmaceutics, 203, 149-157. [62]. MUYONGA, J.H., COLE C.G.B. , DUODU K.G., 2004, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic study of acid soluble collagen and gelatin from skins and bones of young and adult Nile perch (Lates niloticus), Food Chemistry 86 325–332. [63]. ZHANG, L.,Y., ZHU, X.,J., SUN, H., W., CHI, G., R., XU, J., X., SUN, Y.,L., 2010, Control synthesis of magneti Fe3-O4- chitosan nanopartiles under UV irradiation in aqueous system, Current Applied Physics, 10, 828-833. [64].GAIHRE, B., KHIL, M.,S., KANG, H.,K., 2009, Bioactivity of gelatin oated magnetic iron oxide nanoparticles: in vitro evaluation, J.Mater Sci., 20,573-581. 81 ÖZGEÇMİŞ Anıl ASMAZ 1985 yılında İstanbul’da doğdu. 1991- 1996 yılları arasında Terakki Vakfı Özel Şişli Terakki İlkokulu’nda; 1996- 2003 yılları arasında Şişli Anadolu Lisesi’nde eğitim gördü. 2004 yılında girdiği İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Bölümü’nden 2008 yılında mezun oldu. Stajını 2006 yılında Abdi İbrahim İlaç Sanayi’nde kalite kontrol departmanında yaptı. 2006 -2008 yılları arasında İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Bölümü Fiziksel Kimya Ana Bilim Dalı’nda öğrenci asistanlığı görevini üstlendi. Halen, aynı yıl girdiği İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Bölümü Fiziksel Kimya Ana Bilim Dalı’nda yüksek lisans eğitimini sürdürmektedir. KATILDIĞI KONGRELER: 1) 23. Ulusal Kimya Kongresi (Sivas 2009) Kongo Kırmızısının, Deniz Sedimenti ve Maypel Ağacı Kabuğu Üzerinde Adsorpsiyon Kinetiği ve Termodinamiğinin İncelenmesi. 2) 42 nd IUPAC Congress (Glasgow 2009) The Preperation of the Crosslinked Alginate/ Cellulose Hydrogel for the Drug Release Process. 3) 3. Ulusal Kullanılması. 4) 24. Ulusal Kimya Kongresi (Zonguldak 2010) Manyetik Nanosüngerlerin Şişme Davranışları ve Kontrollü İlaç Salımı. Polimer Bilim ve Teknoloji Kongresi (Kocaeli 2010) Polimer Kaplı Metilen Mavisi Adsorpsiyonunda Manyetik Nanosüngerlerin Hazırlanması ve 82