Aljinat/Sumak İçerikli Mikroboncuklarla Metformin Salımı

Yıl 2025, Cilt: 41 Sayı: 1, 90 - 109, 30.04.2025

Asiye Nur Çetinkaya , Demet Baybaş

Öz

Öz: Bu çalışmanın amacı; yüksek mol kütleli polisakkarit olan Aljinatın (A), fitoterapide de kullanılan sumak (S) baharatı ile ikili (AS) kompozit mikroboncuklarının sentezlenmesi ve antidiyabetik bir ilaç olan metformin (MET)’in salınımında kullanılmasıdır. Bu amaçla metformin tutunma ve salım veriminin arttırılmasına yönelik, bazı parametreler değiştirilerek farklı deneyler yapılmıştır.
Öncelikle iyonotropik jelasyon yöntemiyle AS mikroboncukların hazırlanmasında kullanılan çapraz bağlayıcı rolündeki iki değerlikli katyon değiştirilmiştir. Literatürde, aljinatın bu yöntemle boncuk haline getirilmesinde genellikle Ca2+ kullanılmaktadır. Bu çalışmada Cu2+ve Ni2+ iyonları da kullanılmış, bu iyonların tutunma ve salım verimine katkısı değerlendirilmiştir. Mikroboncuklara metformin yüklenmesi (AS-M ilaçlı boncukların sentezi) iki yöntemle gerçekleştirilmiştir. Birinci yöntemde ilaç jel ortamına katılarak birlikte sentezlenmiş, tutunmayan ilaç derişimleri MÖ-GB (UV-Vis) spektrofotometre ile belirlenmiştir. İkinci yöntemde ilaç adsorpsiyon yöntemiyle yüklenmiştir. Önce aljinat (A) ve sumak (S) kompoziti, çapraz bağlayıcı olarak iki değerlikli (Ca2+,Cu2+,Ni2+) iyonlarda ilaçsız şekilde sentezlenmiştir. Sentezlenen mikroboncuklar iki saat karıştırılıp süzülmüş ve damıtık suyla yıkanmıştır. Sonrasında iki bileşenli kompozit mikroboncuklara belirli derişimlerde ilaç yüklemesi yapılmıştır.
İkinci değişken, mikroboncukların yapısının güçlendirilmesi amacıyla, yapıya ilaç salımında yaygın olarak kullanılan iki polimerin (Poli(etilen glikol) (PEG) ve Poli(vinil alkol) (PVA)) katılmasıdır. Polimerlerin ortama katılması iki farklı şekildedir. Birinci yöntemde hazırlanan AS ve AS-M boncuklar, PEG ve PVA ortamında karıştırılarak kaplama yapılmıştır (AS-PEG*, AS-PVA*). İkinci yöntem ise, jel ortamına polimerlerin katılması ve Ca2+ ortamında boncuk oluşturulmasına dayanan birlikte sentez yöntemidir. Bu yöntemle hazırlanan üçlü kompozitler AS-PEG ve AS-PVA olarak kodlanmıştır.
Çalışma içeriğinde kullanılan aljinat içerikli tüm mikroboncukların karakterizasyonu FTIR ve SEM analizleri ile yapılmıştır.
Sonraki aşama olan salım çalışmalarında ise; boncukların (pH=1.2 HCl) yapay (enzimsiz) mide ve (pH=7.4 fosfat tamponu ) yapay (enzimsiz) barsak ortamında bıraktıkları ilaç miktarları belirlenmiştir. İlaç derişimleri spektrofotometrik yöntemle; körlerine karşı asit (pH=1.2 HCl) ve tampon (pH=7.4 fosfat) ortamında hazırlanan ilaç standart eğrileri kullanılarak ölçülmüştür. Tüm salım sonuçları %Toplam salım-zaman grafikleri ile sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Aljinat, İlaç salım, Metformin, PEG, PVA, Sumak

Etik Beyan

Çalışmada etik izin gerektirecek herhangi bir çalışma bulunmamaktadır

Destekleyen Kurum

CÜBAP

Proje Numarası

F-2022-681

Teşekkür

Bu proje Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından F-2022-681 numaralı Lisans öğrencisi katılımlı araştırma projesi olarak desteklenmiştir. Yazarlar, araştırma laboratuvarındaki inkübatörün tamiri ve karakterizasyon analizleri ile ilgili maddi olanakları sağladığı için Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma projeleri Komisyonu’na ve CÜBAP idari personeline, etken maddenin saf halinin temini için SANOVEL firmasına teşekkür ederler.

Kaynakça

• Yari, K., Akbari, I., Yazdi, S.A.V. 2020. Development and Evaluation of Sodium Alginate-Basil Seeds Mucilage Beads as A Suitable Carrier for Controlled Release of Metformin. International Journal of Biological Macromollecul, 5(2020) ,159, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.04.11
• Ceylan, S. 2021. PVA/Kitosan Biyomalzemelerin İlaç Salım Mekanizmasında Çapraz Bağlayıcı Etkisinin İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(3), (2021), 422-430 https://orcid.org/0000-0002-1088-7886
• Mahmuti, N. 2011. Türkiye Cumhuriyeti İlaç pazarında mevcut olmayan metformin içeren uzun etkili oral dozaj şekillerinin hazırlanması üzerine çalışmalar. İstanbul Üniversitesi, Yüksek lisans Tezi, 74s, İstanbul.
• Sauriasari, R., Syawalia, F., Azizahwati, A. 2022. Effect of Metformin and Metformin-Sulfonylurea on Lipid Profile of Type 2 Diabetes Mellitus patients: A Cross-Sectional Study. İstanbul Journal of Pharmacy, 52(2) (2022), 114-120. https://doi.org/10.26650/IstanbulJPharm.2022.957738
• Turan, İ., Erdem, S., Ergenc, M., Özaçmak, H.S. 2022. The Effects of 1,1-dimethylbiguanide Hydrochloride (Metformin) on Detrusor Muscle Contractile Response in Ovariectomized Female Rats. Turkish Journal of Diabet and Obesite, 2 (2022), 97-103. https://doi.org/10.25048/tudod.1066739
• Bailey, C.J. 2017. Metformin: Historical Overview. Diabetologia, 60(2017), 1566–1576. https://doi.org/10.1007/s00125-017-4318-z
• Erek, A., Aktaş, S.B., Özdemir, Y., Ak, G. 2021. Alginate/Chitosan Nanoparticles for Adsorption and Controlled Release of Pemetrexed. Erzincan University Journal of Science and Technology. 14(3)(2021), 1066-1076. https://doi.org/10.18185/erzifbed.1000206
• Tezcan, F. 2008. Aljinat / kil biyopolimer nanokompozit filmlerin eldesi ve karakterizasyonu. İstanbul Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 53s, İstanbul.
• Gökbulut, İ., Öztürk, F. S. 2018. Gıda Mikrokapsülasyonunda Aljinat Kullanımı, Batman Üniversitesi, Yaşam Bilimleri Dergisi, 8(1/2), (2018), 16-28.
• Akay, E., Yılmaz, İ., Eyioğlu, U. 2023. Sumak (Rhus coriaria L.) Bitkisinin Fitoterapide Kullanımı ve Gastronomik Değeri. Journal of Academic Tourism Studies, 4(1), (2023), 56-65. http://dx.doi.org/10.29228/jatos.69344
• Saltan, F. Z, Ünder, D. 2019. Sumak ve Önemli Biyolojik Etkileri. Çukurova Tarım Gıda Bilimleri Dergisi, 34(1) (2019), 69-78.
• Karadaş, Ö., Yılmaz, İ., Geçgel, Ü. 2020. Sumak (Rhus coriaria L.) Meyvesinin Fizikokimyasal Özellikleri. Trakya Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(2) (2020), 87-94.
• Doğan, A., Çelik, İ., 2016. Healing Effects of Sumac (Rhus coriaria) in Streptozotocin-Induced Diabetic Rats, Pharmaceutical Biology. 54,10(2016), 2092-2102. https://doi.org/10.3109/13880209.2016.1145702
• Mirhadi, K., Daryoush, B., Saeid, S. 2011. Orally Administration Effect of Sumac on Blood Sugar in Rat. Journal of Advance in Environmental Biology, 5 (2011), 2077-2079.
• Hayta, E. 2014. Polikaprolakton – Polietilen Glikol - Kitosan bazlı mikro-kürecik üretimi ve kontrollü ilaç salımında kullanılması için ön çalışma. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 67s, İstanbul.
• Bayındır, Z. S., Yüksel, N., 2007. PEGylation: Preparatıon and Application of PEG Conjugates. Journal of Faculty of Pharmacy of Ankara University, 36 (4)(2007), 249-266. https://doi.org/10.1501/Eczfak_0000000540
• Özsağıroğlu, E. 2015. Püskürtmeli kurutucu ile biyokompozitlerin hazırlanması ve ilaç taşınım sistemlerinde kullanımı. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 113s, İstanbul.
• Rumondor, A. C., Taylor, L. S. 2009. Effect of Polymer Hygroscopicity on the Phase Behavior of Amorphous Solid Dispersions in the Presence of Moisture. Molecular Pharmaceutics, 7(2009), 477-4930. https://doi.org/10.1021/mp9002283
• Uşan, H. 2023. Aljinat, zencefil /zerdeçal, PEG/PVA içerikli kompozit mikro-kürelerin Sefaklor salımında kullanımı. Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyokimya Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 79s, Sivas.
• Albayrak, İ. 2011. Poli(vinil) alkol esaslı nanokompozitler ve uygulamaları. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 88s, İstanbul.
• Türkyılmaz, A. 2013. Yeni İlaç Salım Sistemlerinin Geliştirilmesi. İlaç Kimyası Üretimi ve Teknolojisi Standardizasyonu Kongresi, Kimyagerler Derneği, 29-31 Mart 2013, Antalya, 1-8.
• Kumar, S., Bhanjana, G., Verma, R.K., Dhingra , D., Dilbaghi , N., Kim, K.H. 2017. Metformin-Loaded Alginate Nanoparticles as an Effective Antidiabetic Agent for Controlled Drug Release. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 69(2) (2017), 143-150. https://doi.org/10.1111/jphp.12672
• Martigenez –Gomez, F., Guerrero, J., Matsuhiro, B., Pavez, J., 2017. In vitro release of Metformin Hydrochloride from Sodium Alginate /Polyvinly Alcohol Hydrogels. Carbohydrate Polymers, 155 (2017), 182-191. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.08.079
• Hariyadi, D.M., Pathak, Y., Hendradı, E., Erawati, T., Hıdayah, I., Santos E., 2020. Formulation Metformin-Loaded Alginate Microspheres by Ionotropic Gelation-Aerosolization Technique. Sains Malaysiana, 49 (10), (2020), 2513-2525. http://dx.doi.org/10.17576/jsm-2020-4910-17
• Khalid, S., Abbas, G., Hanif, M., Shah, S., Shah S.N.H., Jalil, A., Yaqoob, M., Ameer, N., Anum, A. 2020. Thiolated Sodium Alginate Conjugates for Mucoadhesive and Controlled Release Behavior of Metformin Microspheres, International Journal of Biological Macromolecules, 164 (2020), 2691–2700.
• Mokhtare, B., Çetin, M., Özakar, R.S., Bayrakceken, H. 2015. Metformin HCl yüklü kitosan mikro-kürelerinin hazırlanması ve in vitro karakterizasyon çalışmaları. Hacettepe Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi Dergisi, 1(2015), 74-86.
• Daemi, H., Barikani, M. 2012. Synthesis and characterization of calcium alginate nanoparticles, sodium homopolymannuronate salt and its calcium nanoparticles. Scientia Iranica, 19(6), (2012), 2023–2028.
• Semerci, B. 2019. Biyobozunur polimer/polisakkarit kompozitleri ile Sefaklor salımı. Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyokimya Anabilim Dalı, Yüksek lisans Tezi, 127s, Sivas.
• Anaee, R.A., Abdulahh, H.A., Tareq, M.A. 2016. Sumac ( Rhus ) extract as green inhibitor for steel in seawater, International Journal of Scientific Research In Science, Engineering And Technology. 2(2016), 353-358. https://www.researchgate.net/publication/294871779
• Ahmad, M.S., Liu, H., Alhumade, H., Tahir, M.H., Çakman, G., Yıldız, A., Ceylan, S., Elkamel, A., Shen B. 2020. A modified DAEM: To study the bioenergy potential of invasive Staghorn Sumac through pyrolysis, ANN, TGA, kinetic modeling, FTIR and GC–MS analysis, Energy Conversion and Management, 221, (2020), 113173. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113173
• Yağcı, B.S. 2018. Biyobozunur poliüretan bazlı sert doku destek malzemelerin geliştirilmesi. Hacettepe Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Eczacılık Temel Bilimleri, Yüksek Lisans Tezi, 121s, Ankara.
• Yahoum, M.M..,Toumi, S., Tahraoui, H., Lefnaoui, S., Kebir, M., Amrane, A., Assadi, A.A., Zhang, J.,Mouni, L. 2023. Formulation and evaluation of xanthan gum microspheres for the sustained release of metformin hydrochloride, Micromachines (2023), 14, 609. https://doi.org/10.3390/mi14030609
• Polu, A.R., Kumar, R. 2011. Impedance spectroscopy and FTIR studies of PEG- based polymer electrolytes. E-Journal of Chemistry, 8(1), (2011), 347-353. https://doi.org/10.1155/2011/628790
• Khairuddin., Pramono, E., Utomo, S.B., Wulandari, V., Zahrotul, W A., Clegg F. 2016. FTIR studies on the effect of concentration of polyethylene glycol on polimerization of Shellac, Journal of Physics: Conference Series 776 (2016), 012053. doi:10.1088/1742-6596/776/1/012053
• Charmi, J., Nosrati, H., Mostafavi Amjad, J., Mohammadkhani, R., Danafar H. 2019. Polyethylene glycol (PEG) decorated graphene oxide nanosheets for controlled release curcumin delivery. 10(2019), 5(4). doi:10.1016/j.heliyon.2019.e01466
• Alhosseini, N., Moztarzadeh, F., Masoud, M., Asgari., Dodel., Samadikuchaksaraei., Kargozar., Jalali. 2012. Synthesis and characterization of electrospun polyvinyl alcohol nanofibrous scaffolds modified by blending with chitosan for neural tissue engineering. Int J Nanomedicine,7(2012),25-34. https://doi.org/10.2147/IJN.S25376
• Jipa, I.M., Stoica, A., Stroescu, A., Dobre , L.M., Dobre, T., Jinga, S., Tardei, C. 2012. Potassium sorbate release from poly (vinyl alcohol)–bacterial cellulose films, Chemical Papers, 66(2)(2012), 138–143. https://doi.org/10.2478/s11696-011-0068-4