Kitosan Nanopartiküllerine Ve Kitosan-Halloysit Nanokompozitlerine Metronidazole Yüklenmesi, Salınımı Ve Adsorpsiyonunun İncelenmesi

In this thesis study, it was aimed to obtain the drug carrier and adsorbent material with superior properties than the two components by making the nanoparticles of chitosan nanocomposite by using ionic gelation technique and making it nanocomposite with halloysite nanotubes. Chitosan-Halloysite nanocomposites were loaded with the Metronidazole antibiotic selected from the nitroimidazole family. Characterization of chitosan-halloysite nanocomposites was performed, and the morphology and particle size range of the hybrid nanotubes were determined. The adsorption of Metronidazole to chitosan nanoparticles and chitosan-halloysite nanocomposites were investigated, and the adsorption capacities and efficiencies of the particulates were compared. Then Metronidazole release was examined from chitosan nanoparticles and chitosan-halloysite nanocomposites. The effects of chitosan / TPP ratio on the sizes of chitosan nanoparticles synthesized by ionic gelation technique have been investigated. The analyzes show that the smallest nanoparticles are obtained at pH = 5 and 0.25% of Tripolyphosphate as the crosslinker. The effect of parameters such as pH, composite ratio, drug concentration and particle size on drug adsorption of Chitosan and Halloysite-Chitosan nanocomposite were investigated. At optimal conditions in chitosan nanoparticle, the adsorption efficiency of the particles was 33.45 % at the end of the 3rd hour, while the nanocomposite was found to be 66.14 %. Phosphate Buffer and Hydrochloric Acid buffers were used to form the in-vivo medium in order to have metronidazole release values from the particles. The encapsulation efficiency (% EE), loading capacities and percentages of release of the particles were calculated. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) instruments were used to determine the morphology of the chitosan and chitosan-halloysite hybrid nanotubes. The particle size range was measured using a zetasizer. By using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), molecular bond characterization is performed; the functional groups in the structure of the particles, whether the two compounds are the same, the state of the bonds in the structure, the binding sites are determined. Quantities of Metronidazole remaining after adsorption of the liquid solution were determined using UV spectrophotometer. In order to find out how the temperature change affects the particles, they were analyzed by Thermogravimetric (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) instruments.ÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v İÇİNDEKİLER vi ÇİZELGELER LİSTESİ ix ŞEKİLLER LİSTESİ xi SİMGELER VE KISALTMALAR xvii 1. GİRİŞ 1 2. İLAÇ SALIM SİSTEMLERİ 3 2.1. İlaç Taşınım Sistemlerinde Kullanılan Mekanizmalar 4 2.1.1. Difüzyon Kontrollü Sistemler 5 2.1.2. Çözücü Etkileşimli Sistemler 6 2.1.3. Kimyasal Olarak Kontrollü (Biyo-bozunur) Sistemler 6 2.1.4. Diğer sistemler 7 2.2. İlaç Salım Sistemlerinin Sahip Olması Gereken Özellikler 8 2.2.1. Biyouyumluluk 8 2.2.2. Biyobozunurluk 8 2.2.3. Uygun Parçalanma Hızı 8 2.3. İlaç Salım Sistemlerinde Kullanılan Biyomalzemeler 9 2.3.1. Kitin ve Kitosan 11 2.3.2. Halloysit 16 2.3.3. Kompozit Malzemeler 17 2.4. İlaç Salım Sisteminde Kullanılan İlaç: Metronidazol 19 2.4.1. Kimyasal Özellikleri 20 2.4.2. Metabolik İşlevi 21 3. ADSORPSİYON TEORİSİ 22 3.1. Türleri ve Etki Eden Parametreler 22 3.2. Deney Sisteminde Başlangıç Adsorpsiyon Hızlarının ve Denge Adsorpsiyon Verimliliklerinin Hesaplanması 22 3.3. Adsorpsiyon Dengesi ve Adsorpsiyon İzotermleri 23 3.3.1. Langmuir Modeli 23 3.3.2. Freundlich Modeli 24 3.4. Adsorpsiyon Kinetiği 25 3.4.1. Yalancı Birinci Dereceden Kinetik Model 25 3.4.2. Yalancı İkinci Dereceden Kinetik Model 25 4. KAYNAK ÖZETİ 26 5. MATERYAL-METOD 28 5.1. Partiküllerin Hazırlanması 28 5.2. Partiküllerin Karakterizasyona Hazırlanması 29 5.3. Adsorpsiyon Çalışmaları 30 5.4. İlaç Yükleme 32 6. SONUÇLAR 34 6.1. Kitosan Nanopartikül Karakterizasyon Çalışma Sonuçları 34 6.1.1. FT-IR analizi 34 6.1.2. TGA Analizi 35 6.1.3. DSC Analizi 36 6.1.4. DLS Analizi 37 6.1.5. SEM Analizi 39 6.1.6. TEM Analizi 41 6.2. Halloysit/Kitosan Nanokompozit Karakterizasyon Çalışma Sonuçları 42 6.2.1. FT-IR Analizi 42 6.2.2. TGA Analizi 43 6.2.3. DSC Analizi 45 6.2.4. DLS Analizi 45 6.2.5. SEM Analizi 46 6.2.6. TEM Analizi 47 6.2.7. BET Analizi 48 6.3. Kitosan Nanopartikülüne Metronidazol Adsorpsiyonunun İncelenmesi 49 6.3.1. pH Etkisi 49 6.3.2. Kitosan Miktarının Etkisi 52 6.3.3. Başlangıç Metronidazol Derişiminin Etkisi 55 6.3.4. Langmuir ve Freundlich Adsorpsiyon İzoterm Modellerine Uyumun İncelenmesi 58 6.3.5. Kinetik Modellerine Uyumun İncelenmesi 61 6.4. Halloysit Nanopartikülüne Metronidazol Adsorpsiyonunun İncelenmesi 63 6.4.1. pH Etkisi 63 6.4.2. Halloysit Nanopartikül Miktarının Etkisi 66 6.4.3. Başlangıç Metronidazol Derişiminin Etkisi 69 6.4.4. Langmuir ve Freundlich İzoterm Modellerine Uyumun İncelenmesi 72 6.4.5. Kinetik Modellerine Uyumun İncelenmesi 75 6.5. Halloysit/Kitosan Nanokompozitlerine Metronidazol Adsorpsiyonunun İncelenmesi 78 6.5.1. pH Etkisi 78 6.5.2. Halloysit/Kitosan Nanokompozit Miktarının Etkisi 82 6.5.3. Başlangıç Metronidazol Derişiminin Etkisi 85 6.5.4. Langmuir ve Freundlich İzoterm Modellerine Uyumun İncelenmesi 88 6.5.5. Kinetik Modellere Uyumun İncelenmesi 91 6.6. Kitosan Nanopartikülüne Metronidazol Yükleme ve Kontrollü Salımının İncelenmesi 94 6.7. Halloysit/Kitosan Nanokompozitine Metronidazol Yüklenmesinin İncelenmesi 95 6.8. Kitosan Nanopartiküllerinden Metronidazol Salımının İncelenmesi 96 6.9. Halloysit/Kitosan Nanokompozitinden Metronidazol Salımının İncelenmesi 98 7. DEĞERLENDİRME ve ÖNERİLER 100 8. KAYNAKLAR 105 9. ÖZGEÇMİŞ 108Tez çalışmasında iyonik jelleşme tekniği kullanılarak kitosan nanopartiküllerinin oluşturulması, halloysit nanotüpleri ile nanokompozit hale getirilerek, her iki bileşeninden daha üstün özelliklere sahip ilaç taşıyıcı ve adsorbent malzeme elde etmek hedeflenmiştir. Kitosan-halloysit nanokompozitlerine, nitroimidazol ailesinden seçilen metronidazol antibiyotiği yüklenmiştir. Kitosan-halloysit nanokompozitlerinin karakterizasyonu yapılmış, hibrid-nanotüplerin morfolojisi ve partikül boyut aralığı belirlenmiştir. Metronidazol’ ün kitosan nanopartiküllerine ve kitosan-halloysit nanokompozitlerine adsorpsiyonu incelenmiş, söz konusu partiküllerin adsorpsiyon kapasiteleri ve verimlilikleri karşılaştırılmıştır. Daha sonra kitosan nanopartikülünden ve kitosan-halloysit nanokompozitinden metronidazol salımı incelenmiştir. İyonik jelleşme tekniği ile sentezlenen kitosan nanopartikülünün büyüklüklerine kitosan/TPP oranının etkileri incelenmiştir. Yapılan analizler en küçük nanopartiküllerin pH = 5’ de, çapraz bağlayıcı olarak tripolifosfatın %0.25 oranı kullanıldığında elde edildiğini göstermiştir. Kitosan ve Halloysit-Kitosan nanokompozitinin ilaç adsorpsiyonuna pH, kompozit oranı, ilaç derişimi ve partikül miktarı gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Kitosan nanopartikülünde optimum koşullarda partiküllerin adsorpsiyon verimliliği 3.saattin sonunda % 33.45 iken bu değer kompozitte % 66.14 olarak bulunmuştur. Partiküllerden metronidazol salım değerlerinin bulunabilmesi için in-vivo ortam oluşturmak amacıyla fosfat buffer ve hidroklorik asit tamponları kullanılmıştır. Partiküllerin kapsülleme verimliliği (% EE), yükleme kapasiteleri ve salım yüzdeleri hesaplanmıştır. Taramalı elektron mikroskopu (SEM), geçirimli elektron mikroskopu (TEM) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) aleti Kitosan ve Kitosan-Halloysit hibrid-nanotüplerin morfolojisini belirlemek için kullanılmıştır. Partiküllerin boyut aralığı zetasizer kullanılarak ölçülmüştür. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ile, moleküler bağ karakterizasyonu yapılarak; partiküllerin yapısındaki fonksiyonel gruplar, iki bileşiğin aynı olup olmadığı, yapıdaki bağların durumu, bağlanma yerleri belirlenmiştir. Sıvı çözeltide adsorplanmadan kalan Metronidazol miktarları UV spektrofotometre kullanılarak saptanmıştır. Sıcaklık değişiminin partikülleri nasıl etkilediğinin bulunabilmesi amacıyla da Termogravimetrik (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) cihazları ile analizleri yapılmıştır