Preparation and characterization of gelatin chitosan based polymeric films

YÖK Tez No: 537223 Kontrollü polimerik ilaç taşıma sistemleri günümüzde üzerinde yoğun bilimsel araştırmaların olduğu önemli bir alandır. Bu durumun temel nedenlerinden biri yeni ilaç molekülü tasarlamanın zorluğudur. Var olan molekülü daha etkili bir şekilde kullanabilmek, hedeflendirmek ve dozlama aralığını geniĢletmek daha önemli hale gelmiĢtir. Bu çalıĢmada, oral, transdermal ve mukozal yolla farklı uygulama alanları olan film türü ilaç taşıyıcı örnekleri çalışılmıştır. Doğal bir polimer olan jelatin ilaç taşıma sistemlerinde geniş kullanım alanı bulan bir hammaddedir. Ancak, mekanik dayanımı zayıf, sulu ortamdaki stabilitesi düşüktür. Bu sebeple mekanik dayanımını arttırmak için doğal bir polisakkarit olan kitosan eklenerek filmler hazırlanmıĢtır. Sulu ortamdaki stabilitesini arttırmak için de çeşitli çapraz bağlayıcılar hali hazırda kullanılmaktadır. Ancak, kullanılan bu çapraz bağlanma reaktifleri (gluteraldehit,karbodimid gibi) toksik etkili olup tercih edilmemektedir. Bu tezde, son yıllarda yeni yeni kullanım alanı bulan doğal bir çapraz bağlayıcı olan genipin kullanılmıĢtır. Filmler çözelti dökme yöntemi ile hazırlanmıştır. SEM (Scanning Electron Microscope) fotoğrafları çekilerek morfolojileri incelenmiş, DMA (Dynamic Mechanical Analyzer) ile mekaniközelliklerine bakılmıştır. Mekanik test sonuçlarına göre çapraz bağlanmanın malzemenin viskoelastik davranıĢını direkt etkilediği tespit edilmiştir. Yapılan şişme testlerinde ise genipin konsantrasyonu artışının jelatin konsantrasyonu artışından daha fazla filmlerin su tutma özelliklerini değiştirdiği görülmüştür. pH değişimininde malzemenin şişme davranışınıetkilediği tespit edilmiştir. Ninhidrin testi ile çapraz bağlanma oranları belirlenmiş ayrıca gravimetrik olarak şişme özellikleri incelenmiştir. C13 NMR analizleri yaptırılarak çapraz bağlanma net olarak ortaya konmuştur. Filmlere model ilaç olarak seçilen metilen mavisi, kafein ve ranitidin değişik oranlarda eklenerek farklı pH değerlerinde ilaç salım özellikleri incelenmiştir. Filmlerden ilaçların salımı değişen pH ve model ilaca göre değişkenlik göstermiş ve bu veriler kullanılarak ilaç salım kinetikleri çıkarılmıştır. Sonuç olarak, %1,5 genipin içeren filmlerde ≈%65‟lik bir çapraz bağlanma oranına ulaşılmıştır. C13 NMR sonucu da çapraz bağlanma olduğu sonucunu desteklemiştir. Genipinin doğal bir çapraz bağlayıcı olarak jelatin ve kitosan için rahatlıkla tercih edilebilir olduğu net olarak ortaya konmuştur. Model ilaçlar açısından, jelatin-kitosan esaslı genipin çapraz bağlayıcılı ince film ilaç taşıyıcı sistemi, MB için düşük pH‟larda istenilen salım hızına göre daha kontrol edilebilir sıfırncı derece kinetikle ilerleyen bir sistem oluşturmuştur. Kafein için %0,50 ve %0,75 oranında genipin içeren ince filmler gerek düĢük gerekse yüksek pH değerlerinde tercih edilebilir sonuçlar ermiĢtir. Ranitidin için ise, %1,5 genipin içeren ince filmler göreceli olarak yüksek pH için tercih edilebilir bir salım kinetiği ortaya koymuştur. Nowadays, Controlled polymeric drug delivery systems are an important area of intensive scientific research. One of the main reasons for this situation is the difficulty of designing a new drug molecule. It has become more important to use the existing molecule more effectively, to target it and to expand the dosing range. In this study, film-type drug carrier samples with different applications were studied by oral, transdermal and mucosal routes. As a natural polymer, gelatin is a raw material which is widely used in drug delivery systems. However, its mechanical strength is poor and its stability in the aqueous environment is low. For this reason, chitosan, a natural polysaccharide, was added to increase the mechanical strength and the films were prepared. Various crosslinkers are also readily used to enhancestability in the aqueous medium. However, these cross-linking reagents (such as gluteraldehyde, carbodimide) are toxic and not preferred. In this thesis, genipin, which is a new cross-linking agent, were used. The films were prepared by the solution casting method. SEM (Scanning Electron Microscope) photographs were taken and their morphology was examined and their mechanical properties were examined by DMA (Dynamic Mechanical Analyzer). According to mechanical test results, cross-linking directly affects the viscoelastic behavior of the material. In the swelling tests, it was observed that the increase of the genipin concentration changed the water retention properties of the films more than the increase in gelatin concentration. It has been determined that the material affects the swelling behavior of pH. Cross-linking rates were determined by Ninhidrin test and also gravimetric swelling properties were examined. C13 NMR analyzes were supported to determine the cross-linking. The drug release properties at different pH values were investigated by adding methylene blue, caffeine and ranitidine, which were selected as model drugs, to the films in different ratios. The release of drugs from the films varied according to the changing pH and model drug, and the drug release kinetics were determined using these data. As a result, a cross-linking rate of 65% was achieved in films containing 1.5% genipin. The C13 NMR result also supported the result of cross-linking. It is clear that genipine is readily preferable for gelatin and chitosan as a natural cross-linker. For model drugs, the gelatinchitosan-based genipin crosslinked thin-film drug delivery system provided a zero-degree kinetic progressive system for the MB at lower pHs than the desired release rate. Thin films containing 0.50% and 0.75% genipin for caffeine had preferable results both at low and high pH values. For ranitidine, thin films containing 1.5% genipin revealed a preferable release kinetics for relatively high pH.