Zirkonyum esaslı metal-organik kafes yapısına sahip kompozit sentezi ve ilaç salım sistemlerinde kullanımı

Kontrollü ilaç salım sistemleri, bir organik veya inorganik malzeme ve bir ilaç etken maddenin tasarlanmış matrisinden beklenen profilde salınmasını sağlayacak şekilde birleştirilmesiyle meydana gelmektedir. Salım kinetiğinin geciktirilmesi adına ilaç yüklenmiş taşıyıcı sistemi kaplama materyalleri kullanılarak geliştirilebilmektedir. Tetrasiklin (TC), çeşitli bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için kullanılan protein sentezi inhibitörü ve geniş spektrumlu bir antibiyotik olarak sınıflandırılmaktadır. Sık alımın sebep olduğu kanda toksik seviyelerde bulunmasının önüne geçmek üzere biyouyumlu malzemelerden yararlanılarak kontrollü salımı sıklıkla çalışılan bir alandır. Hidroksiapatit (HAp) medikal amaçlı yaygın olarak kullanılan diş yapısında da bulunan biyoseramik bir malzemedir. Kalsiyum fosfatın hidroksil formu olan HAp, adsorpsiyon proseslerinde birçok fonksiyonel yapı barındırabilmesinden kaynaklı yer almaktadır. Çeşitli ileri malzeme türevleri ile modifiye edilerek, ilaç yükleme aşamasında sorban malzeme gibi değerlendirilerek ilaç taşıyıcı bir bileşen olarak ilaç salımında rol almaktadır. Metal-organik kafesler (MOF'lar) geniş yüzey alanına, üstün gözenekli forma ve pek çok bileşenden kaynaklı fonsiyonel yapıya sahip olmasından kaynaklı, günümüzde pek çok alanda tercih edilen bir malzeme sınıfıdır. Biyouyumlu metaller içeren MOF'lar, ilaç salım sistemlerinde de sıklıkla yer bulmaktadır. Zirkonyum esaslı metal-organik kafesler (Zr-MOF'lar) düşük toksisite ve mükemmel biyouyumluluğuyla ilaç taşıyıcı sistemlerde tercih edilmektedir. Bu yapılar hidrojel sistemlerle kaplanarak taşıdıkları ilacı hedef gölgeye çok daha yavaş bir kinetik ile kontrollü olarak ulaştırabilmektedir. Aljinatların jel oluşturma özelliğinden, ilaç dağıtımı da dahil olmak üzere farklı biyomedikal uygulamalar için birçok yararlı hidrojel sistemi geliştirmek amacıyla yaygın olarak yararlanılmıştır. Sodyum aljinat (SA) tanecikleri şişerek, ilaç moleküllerinin geçişini yavaşlatan bir difüzyon bariyeri oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, HAp yüzeyine farklı kütle oranlarında (%10, %30 ve %50) Zr-MOF yapıları katkılanarak, TC adsorpsiyonu için dört farklı kompozit hazırlanmıştır. En üstün adsorpsiyon performansını 30Zr-MOF/HAp kompoziti göstermiş ve maksimum tek tabaka adsorpsiyon kapasitesi 188,68 mg g-1 olarak bulunmuştur. Adsorbanların denge deney sonuçları Langmuir izoterm modeline uyumlu olduklarını vermiştir. Sonraki adımlarda, 30Zr-MOF/HAp kompozit adsorbanının TC adsorpsiyonundaki süre etkisi, pH etkisi ve sıcaklık etkisi araştırılmıştır. Dengeye gelme süresi 300 dk ve uyumlu olduğu model yalancı ikinci dereceden kinetik model olarak belirlenmiştir. pH: 3,0'ün altında belirgin düşüş gösteren TC adsorpsiyon performansı yüzey ve TC moleküllerinin elektrostatik itmesine atfedilmiştir. Adsorpsiyon termodinamiği açısından endotermik ve kendiliğinden gerçekleşen bir proses olduğu sonucuna varılmıştır. Optimize edilen TC yükleme prosedürünün doğrultusunda 30Zr-MOF/HAp kompozitleri topluca yüklenmiştir. Sonrasında kütlece %10, %30 ve %50 oranda SA ile kaplanmış ve tablet haline getirilmiştir. Hazırlanan tabletlerinin yapay mide ve bağırsak ortamı çözeltilerinde salım performansı analiz edilmiştir. En uzun salım profilini mide ve bağırsak ortamında sırasıyla 78 ve 63 saat ile 30SA-TC@30Zr-MOF/HAp sergilemiştir. Mide ortamında Korsmayer-Peppas kinetik modeli uyumlu iken, bağırsak ortamında sıfırıncı derece kinetik model uyum göstermiştir. Hazırlanan adsorban ve tabletlerin çeşitli karakterizasyon analizleri ile yapıları araştırılmış ve sonuçlar fizikokimyasal verilerle desteklenmiştir.