QCM-D tekniğiyle çok tabakalı film oluşumunun ve ilaç salım özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Kontrol edilebilir özellikte ilaç salım ve ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi son yıllarda oldukça önem kazanmıştır. Kuartz Kristal Mikrobalans-Dissipasyon (QCM-D) sistemi, tabakalı kaplama (Layer-by-Layer) (LbL) tekniği ile üretilen filmlerin karakterizasyonunda kullanılan son derece güncel tekniklerden birisidir. Bu tekniğin tercih edilmesinin en önemli nedenleri, çok küçük kütle değişimlerine bile hassas olması ve adsorban ile adsorbent arasındaki etkileşimin hassas biçimde belirlenebilmesidir. Tez kapsamında, tabakalı kaplama (Layer-by-Layer/LbL) tekniği ile saf ve harman yapılı kendi kendine bir araya gelen çok tabakalı fonksiyonel ince filmlerin, QCM-D cihazı ile katyonik polielektrolitler; Poli(alilamin hidroklorit) (PAH), Poli(vinilamin hidroklorit) (PVA), Polietilenimin (PEI), Kitosan (CHI) ve anyonik polielektrolitlerden; Poli(4-stiren sülfonik asit) sodyum tuzu (PSS), Poli(vinil sülfat) potasyum tuzu (PVS) ve Poli(akrilik asit) (PAA), oluşturulması ve gelişiminin takip edilmesi amaçlanmıştır. Yine QCM-D cihazına özgü bir özellik olan dissipasyon değerlerinin belirlenmesiyle oluşan LbL fonksiyonel ince filmlerin mekanik özellikleri (yumuşaklık, sertlik vb.) incelenmiştir. Ayrıca QCM-D cihazı ile elde edilen saf ve harman yapılı LbL çok tabakalı fonksiyonel ince filmlerin ilaç (Ibuprofen Sodyum Tuzu) adsorpsiyon ve desorpsiyon çalışmalarına yönelik denemeler gerçekleştirilerek ilaç salım karakterleri ortamın pH değerine, hazırlanan LbL filmin kimyasal ve morfolojik yapısına bağlı olarak değerlendirilmiştir. Bununla birlikte, tez kapsamında, elde edilen çok tabakalı fonksiyonel ince filmlerin UV-vis Spektrofotometresi analizleri ve yüzey morfolojilerinin incelenmesi için Yüzey Temas Açısı (Tensiyometre) ve FE-SEM (Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu) analizleri gerçekleştirilmiştir.Tez çalışmalarında, saf ve harman polielektrolitlerden hazırlanan fonksiyonel çok tabakalı LbL filmlere ait adsorplanan polielektrolit film ağırlığının, adsorplanan ilaç miktarının ve ilaç salım özelliklerinin daldırma sayısına (n), daldırma çözeltisinin pH değerine, kullanılan polielektrolitin türüne, kompozisyonuna ve yük yoğunluğuna bağlı olarak QCM-D sistemi ile başarılı bir şekilde takip edilmiştir. Biyobozunur polielektrolitler kullanılarak hazırlanan filmlerin konvansiyonel polielektrolitlerden hazırlanan filmlere göre ilaç adsorpsiyonunun daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Anyonik zayıf bir polielektrolit olan PAA kullanıldığında hazırlanan filmlerin IBF-Na ilaç adsorpsiyonu oldukça yüksek iken PSS kullanımı veya harman yapıda PSS oranının artırılması ile bu değerin belirgin oranda düştüğü tespit edilmiştir. Tek boşluklu harman yapılı fonksiyonel filmlerin morfolojilerinin saf filmlere göre daha engebeli olduğu ve bunun da doğrudan ilaç salım miktarını etkilediği bulunmuştur. PBS içerisinde gerçekleştirilen çalışmalarda LbL çok tabakalı filmlerin uzun süreli ve kontrol edilebilir ilaç salımının olduğu gözlenmiştir.

The development of controlled drug delivery and drug delivery systems has gained great importance in recent years. Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (QCM-D) system is one of the most current techniques used in the characterization of films produced by the (Layer-by-Layer) LbL technique. The reasons for the selection of QCM-D are its high sensitivity and determination of adsorban-adsorbent interaction very precisely. In this thesis, it was aimed to prepare pure and blend self-assembled multilayered thin functional films from cationic polyelectrolytes, poly(allylamine hydrochloride) (PAH), poly(vinylamine) hydrochloride (PVA), polyethylenimine (PEI), chitosan (CHI) and anionic polyelectrolytes poly(4-styrene sulfonic acid) sodium salt (PSS), poly(vinyl sulfate) potassium salt (PSS), poly(acrylic acid) (PAA), and to determine the multilayer growth using QCM-D technique. Also, the dissipation values that can be characterized by QCM-D specifically and mechanical properties (smoothness, hardness, etc.) of the LbL functional thin films have been investigated. Furthermore, a series of experiments has been performed to study drug adsorption/desorption onto/from pure and blend structured LbL multilayered functional thin films using QCM-D and IBF-Na release characteristics has been discussed in conjunction with pH of the media, chemical and morphological structure of the prepared LbL film. Besides, UV-vis Spectrofotometry, Contact Angle and FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) analysis of the functional multilayer thin films have been carried out.During the thesis studies, the weight of adsorbed polyelectrolyte film, the amount of adsorbed drug and drug release characteristics of functional multilayered LbL films prepared from pure and blends polyelectrolytes have been determined successfully depending on the number of deposition (n), pH of the dipping solution, composition and charge density of used polyelectrolyte using QCM-D system. Drug adsorption of the films prepared from biodegradable polyelectrolytes was higher than those of the films obtained from conventional polyelectrolytes. While the drug adsorption values were quite high for the films if PAA was used as anionic weak polyelectrolyte, the use of PSS and increase its amount in the blend composition lead to a dramatic drop in IBF-Na adsorption. Morphologies of the blend films were rougher than those of pure films and it has been found that the morphologies of the films directly affected the amount of drug release. Also it was pointed out that prolonged and controlled drug release can be sustained in PBS using LbL multilayered films.