Ultrasona duyarlı hidrojellerin sentezi ve ilaç salım davranışlarının incelenmesi

İlaç taşıyıcı sistemler, tıpta ve sağlık hizmetlerinde ilaçların vücuttaki etkilerini kontrol etmek için kullanılan bir teknolojidir, çünkü doksorubisin (DOX) gibi ilaçların normal dokular üzerindeki çoklu olumsuz yan etkileri vardır ve serbest ilaç tedavisinde kullanımını sınırlamaktadır. İlaç salımını kontrol etmek için tipik ilaç verme sistemleri, polimer bozunmasına ve pasif difüzyona dayanır ancak gerektiğinde ilaç salım hızını geçici olarak kontrol etme yeteneğine sahip değillerdir. Bu yüzden kontrollü salım sistemleri kullanılarak ilaç daha verimli ve güvenli hale getirilebilmektedir. Son yıllarda sağlık alanında kendinden kontrollü bir şekilde ve çevresel faktörlerin etkisi altında sıvıyı serbest bırakabilen hidrojeller büyük ilgi görmektedir. Hidrojellere yüklenen ilacın, ilaç salım hızını geçici olarak kontrol etmek için kullanılan fiziksel enerjilerden biri ultrasondur (US). Enkapsülasyon ile normal dokular üzerindeki olumsuz etkiler önlenebilir ve US kullanılarak ilaç hedefleme ile sorunlu bölgeye ilaç verilmesi sağlanabilir. Bu çalışmada, Polivinil alkol (PVA), Melamin (M) ve Tannik asit (TA) malzemeleri kullanılarak donma-çözülme yöntemiyle US'a duyarlı hidrojeller sentezlenmiş ve US etkisinin ilaç salım davranışlarını nasıl etkilediği araştırılmıştır. Hidrojel sentezlenirken farklı oranlarda (%5, %10, %15) TA ekleyerek enkapsülasyon verimi ve kontrollü ilaç salımı geliştirmek için yeni bir yaklaşım önerilmektedir. Ağırlıkça %35 PVA bazlı hidrojellere önce ağırlıkça %1,5 M ilave edilmiş daha sonra ağırlıkça TA ilave edilerek sentezlenmiştir. TA ilave edilerek hazırlanmış PVA/M hidrojelleri, donma-çözülme yöntemiyle oda sıcaklığında (22°C) en az 6 saat erime ve -20°C'de 30 dk donma işlemi yapılarak sentezlenmiş ve bu donma çözülme döngüsü dört defa tekrarlanmıştır. Dondurma-çözülme işlemi, iyi mukavemetli hidrojeller oluşturduğu ve uygulaması kolay bir yöntem olduğu için tercih edilmiştir. Hazırlanan hidrojeller şişme oranı, fourier transform infrared (FTIR) analizi, taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılım spektroskopisi (SEM-EDS) analizi, x-ışını difraksiyon (XRD) analizi, temas açısı ve yüzey gerilimi(enerjisi) ile karakterize edilmiştir. XRD, SEM-EDS analizleriyle PVA'nın kristal yapısını değiştirmediği ve homojen bir morfolojiye sahip olduğu görülmüştür. TA oranı arttıkça FTIR analizinde beklendiği gibi hidrojellerin daha hidrofobik hale geldiği şişme testinde su absorplama kapasitesinin %73'ten %63'e düşmesi, yüzey enerjisinin azalması ve temas açısının ortalama değeri 10,15'ten 62,27'ye artması ile doğrulanmıştır. PVA/M/TA hidrojellerine doksorubisin-hidroklorür (DOX-HCI) yüklenmiştir. İlaç salım deneyleri 15,30,45 ve 60 dk sürelerle oda sıcaklığında (22 °C) US varlığında 40 kHz ultrasonik banyoda ve US olmadan gerçekleştirilmiştir. Salınan ilaç miktarı spektrofotometrik yöntem ile tayin edilmiştir. DOX yüklü hidrojellerin deiyonize su içerisinde bulunduğu ortamda salım gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen tüm hidrojellerde, US'la tetiklenen numunelerin, tetiklenmemiş numunelere göre yaklaşık 2 kat kadar fazla ilaç salımı gerçekleştirdiği görülmüştür. TA oranı arttıkça ilaç salımı yaklaşık 1.5 kata kadar düşmüş ve enkapsülasyon etkinliği ise %50 oranında artmıştır. US süresi arttıkça ilaç salımı ortalama 3,7 kat arttı. Kontrollü ilaç salım kinetiğinin belirlenmesi için Korsmeyer-Peppas, birinci derece ve sıfırıncı derece kinetik modellemeleri kullanılmıştır. PVA/M/TA hidrojellerin kinetik modelleme içinde Korsmeyer-Peppas kinetik modellemeyle daha uyumlu olduğu ve Fickian olmayan difüzyon gösterdiği belirlenmiştir. Ultrason etkisi ile süper durum II taşınım mekanizması gösterdiği görülmüştür. Çalışmada, elde edilen bulgulara göre TA 'nın ilaç salımını azalttığı halde US 'un ilaç salımı ve kinetiği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve salımı belirgin derecede artırdığı tespit edilmiştir. Tüm analizler değerlendirildiğinde kontrollü ilaç salımında hidrojellerin yapısının ve US gibi fiziksel etkilerin etkili olduğu anlaşılmıştır.