akıllı jeller

AKILLI JELLER
Yoldaş Seki
Dokuz Eylül Üniversity
Faculty of Arts & Sciences
Chemistry Dep
E mail : yoldas.seki@deu.edu.tr
http://www.yoldasseki.cjb.net
http://www.environment.8k.com
Materyaller 2 gruba
ayırmak mümkündür
1- Sert ve Kuru Materyaller : Metaller,
Seramikler ve plastikler gibi
2- Soft ve Yaş Materyaller : polimer jeller,
manyetik akışkanlar
Bunlardan polimer jeller "Uyarı-cevap polimerleri,
akıllı polimerler ya da Akıllı jeller " olarak
adlandırılan uzun zincirli moleküllerin dış
ortamdan gelen çeşitli uyarılara karşı şişerek ya
da büzüşerek cevap verebilmeleri esasına
dayanırlar.
Kullanılan Polimerlerin
Özellikleri nelerdir?
• Çok sayıda monomer birimlerin bir araya
gelmesiyle polimer zincirleri elde edilir.
• Polimerler düz zincirli olabileceği gibi
dallanmış yapıda olabilir.
• Dallanmış yapılar Polimer ana zincirine
bağlanmış yandalların başka ana zincire
bağlanmasıyla çapraz bağlı polimerler
oluşur.
Çapraz bağlı polimer nasıl
oluşur ?
Dallanma arttıkça
çözünürlük ????????
• Dallanmanın olması polimerin
çözünürlüğünü düşürür
• Çapraz bağlı yapılarsa çözünmeyip
çözücüyü emerek şişerler.
• Eğer çapraz bağlı polimerler su
ortamında şişerse buna jel ya da
hidrojel denir.
Yani Hidrojel …………
Hidrojeller 3 boyutlu
hidrofilik çapraz bağlı
polimerlerdir
Esin kaynağı…….
• Midedeki epitel hücreleri son derece
asidik olan mide özsuyundan jeller
sayesinde korunurlar
• Kan pıhtısı da fibrinojen monomerinin
enzimlerin yol açtığı bir seri
tepkimeyle polimerleşmesi sonucu
oluşan tipik biyolojik jellerdendir
Kaç türlü hidrojel var ?
•
•
•
•
1- Hopolimer hidrojeller
2-Kopolimer hidrojeller
3-Çoklu polimer hidrojeller
4-IPN(interpenetrating) hidrojeller
Kısaca………..
• Hopolimer hidrojel : Tek bir hidrofilik monomerin çapraz
bağlanmasıyla oluşmuş yapılar
• Kopolimer Hidrojel : İki monomerin çapraz bağlanmasıyla
oluşur. Ancak monomerden biri hidrofilik yapıda olması
gerekir.
• Çoklu Polimer Hidrojelleri: İki yada daha fazla sayıda
komonomerin reaksiyonu ile oluşur
• IPN hidrojeller : Çapraz bağlı iki polimerik örgünün fiziksel
olarak birleşmesiyle oluşur. Örneğin polioksietilen ve poli
akrilik asit ten hazırlanan IPN yapılar mevcuttur. Önce
çapraz bağlı polioksietilen hazırlanır sonra bu örgü akrilik
asit, başlatıcı ve çapraz bağlayıcı içeren karışımda
şişirilirken polimerizasyon olur.
Fiziksel yapılarına göre;
• 1- Amorf hidrojeller : Makromolekül
zincirleri gelişigüzel yerleşmiştir.
• 2- Yarıkristalin hidrojeller: Yapı içerisinde
makromolekül zincirlerinin düzenli
yerleştiği yoğun kısımlar(kristalit)
mevcuttur.
• 3- Hidrojen bağlı yapılar:3 boyutlu yapı
hidrojen bağlarıyla oluşmuştur
Hidrojel ile Akıllı Jel aynı
mı ?
• Dış çevrede meydana gelen pH,
sıcaklık, iyonik şiddet, çözücü
bileşimi, elektrik alan, magnetik alan
değişimlerine karşı şişme yada
büzüşme tepkimesi verebilen
hidrojellere akıllı jel (uyarı-cevap
polimerleri, akıllı polimerler)denir
Nerelerde kullanılır?
• Kontakt lens, biyosensörler için membran
yapay kalp ve yapay deri materyalleri
• Moleküler ayırma sistemleri, jel bazlı
hareketlendiricilerde, vanalar, ilaç ve diğer
maddelerin kontrollü salım sistemleri,
• Robotik aletler için yapay kas, geri döngülü
adsorbantlar, kaplamalar…
Ve özellikle….
• Araştırmacılar spesifik ilaç salım problemlerini
çözebilecek materyaller dizayn etme çabası
içerisindedirler
• Elektrokimyasal uyarıları mekanik işe çeviren akıllı
hidrojeller insan kas dokusu işlevi görebilir. Bu
özellikle yararlanarak yapay kaslar yapılmaktadır.
• Biyoteknolojide özellikle biyoaktif proteinlerin
ayrılmasında hidrojellerden faydalanılmaktadır.
Neden vücutta hidrojel
kullanalım ?
• Vücut sıvılarına karşı az yada çok geçirgen
olduklarından besinler, oksijen gibi yararlı
maddelerin geçişine engel oluşturmazlar
• Hidrojellerin çevredeki dokulara
sürtünmesi azdır.
• Hidrojeller yumuşaktır
• Hidrojeller mukoza zarı ve dokularla düşük
yapışma gösterirler
Ayrıca……
• Kuru hidrojeller bazı yollarla belli miktarda
su absorplayabilirler. Bu aşırı miktardaki
vücut sıvılarının atılmasında
kullanılmaktadır.
• Şişmiş hidrojeldeki suyun bir kısmı polimer
yapıda belli büyüklükteki moleküller(ilaçlar
için gibi) için difüzyon yolları sağlar
• Polimerik yapı büyük moleküller hücreler ve
bakteriler için bariyer gibi davranmaktadır
Özetlersek; Hidrojeller
• Üç boyutlu çapraz bağlı şişebilen
polimer yapılar
• Su varlığında hidrofilik yapısından
dolayı şişer
• Kimyasal çapraz bağlarından dolayı
çözünmez
• Porlu bir yapı
Bunlar ortam koşullarına
duyarlılıkları açısından çeşitli
sınıflara ayrılırlar
1- Sıcaklığa Duyarlı Jeller
Üzerinde çalışılan en önemli polimerler poli (
N-izopropilakrilamid), kısaca PNIPAM ve
poli(vinilmetileter), kısaca PVME’ dir
Bu polimerlerin en önemli özellikleri diğer
metaryallerin aksine sıcaklık artışı ile
büzüşmesidir.
• Bu iki polimer sıcaklık belli bir değerin
üstüne çıktığında faz ayrımı meydana
gelerek polimer büzülür. Bu sınır sıcaklık
değerine en düşük kritik çözelti sıcaklığı (
lower critical solution temperature, LCTS)
adı verilir.
• Bu sıcaklığın altında polimer zincirleri
genleşerek polimer suda çözünürken
üstünde ise polimer çözünmez.
• PNIPAM ve PVME ‘in sıcaklık değişimlerine
karşı gösterdikleri şişme ve büzüşme
tepkileri geri dönüşlüdür.
Ne kadar büzüşebilir ?
• Jel iplikçikleri 20°C de 400 m
uzunlukta iken 40 °C de ise 200 m’ye
kadar büzüşürler.Aşağıdaki şekilde
sıcaklık artışına karşı ani hacim
değişiklikleri görülmektedir
T= 15 0C
T= 450C
T= 20 0C
T= 25 0C
T= 30 0C
T= 35 0C
T= 400C
PNIPAM-PAAM siteminin
diğer bir uygulaması “JEL EL”
Temeli : sıcaklık değişimiyle çeşitli
nesnelerin tutulmasını sağlayan bir tür
cımbızdır.
Laboratuar cımbızlarının milyonda biri kadar
olan bu jel tutucular sulu çözeltilerden
göremeyeceğiniz kadar nesneleri almada
kullanılır
Yapılacak olan jeli nesneye yaklaştırmak ve
sıcaklığı arttırmaktır. Böylece PNIPAM
tabakası büzüşerek tutucu uçlar birbirine
yaklaşır ve o nesne yakalanır.
Not : İki jel arasındaki ısıl genleşme katsayısı farkı
yüksektir
Başka bir örnek;
• Ayrıca PNIPAM jele görünür ışığa hassas
bir kromofor, örneğin klorofil
yerleştirilerek hazırlanan jel ışığın ısıtma
etkisine bağlı olarak büzüşürler. Yapılan
araştırmalar 1 mikron çapındaki jelin cevap
süresinin 5 mili saniye olduğunu ve bu jelin
foto-duyar yapay kaslar ve hafıza
cihazlarında kullanılabileceğini belirtiyorlar
İlaç Salım Sistemlerinde
de mi ?
• İlaç salınımında önemli olan ilaçların
gerekli organlara istenilen dozlarda ve belli
sürede verilmesidir.
• Sıcaklığa –duyarlı yada diğer fiziksel
koşullara duyarlı jellerin kullanımıyla ilaç
molekülleri jel örgüsünde hapsedilebilir ve
sıcaklıktaki değişime uygun olarak ortama
salınabilir.
Örneğin;
• PNIPAM kullanıldığında ilaç 25 °C de jel yapı
içerisine dağılır. Bu jel 34°C civarında büzülmeye
başlar.
• Bu ilaç yüklü jel vucüt sıcaklığında ilaçla birlikte
su jelden ayrılır ve jel büzüşür.
• Hidrofobik ilaçlarda ise tam tersi olarak
LCTS’nin üzerinde jel yapısına hapsedilir ve
LCTS’nin altındaki sıcaklıklarda da dış ortama
salınırlar.
2-pH’ya Duyarlı Jeller
• pH’ a bağlı olarak şişme yada büzülme
davranışının gözlendiği iyonik ağ yapılardır.
• Bu iyonik ağ şeklindeki yapılar zincirlerine
takılı hem asidik hem de bazik gruplar
içerir
• Uygun pH ve iyonik güce sahip sulu ortamda
bu gruplar iyonlaşarak jel de sabit bir
elektriksek yük (negatif yada pozitif)
oluştururlar
• Bu elektrostatik kuvvetlerin birbirini itmesi
sonucunda ağ yapıya çözücü girişi artarak(
Su) yapı şişer.
Uygulaması var mı?
• pH-duyarlı polimerlerse mide için zararlı ilaçların
bağırsakta salınması amacıyla kullanılmakta. Mide
pH’ında (pH<2.0) büzüşen jeller, bağırsaklarda
(pH>7.0) şişerek ilacı salarlar.
• Bunun tersi bir uygulamadaysa, düşük pH’da
şişebilen polimerlerden kötü tatlı ilaçların salımı
gerçekleştilmiş bulunuyor. Ağzın nötral pH’ında
(pH=7.0) polimer düşük şişme derecesine sahiptir ve
içerisindeki ilaç salınmaz. Midenin asidik ortamında
pH düşer ve ilaç salınır.
Başka……
• Diğer bir önemli uygulaması ise şeker
hastalığının tedavisinde kullanılan
insülin salınımı.
• Jel, insülin içeren bir rezervuar ve
bunun etrafını çevreleyen
poli(metakrilik asit –polietilen glikol)
zardan oluşur.
Bu kopolimer zarın içinde glukoz oksidaz enzimi hapsedilmiş durumdadır.
Zar gözenekli bir yapıya sahiptir ve üzerinde açıklıklar (moleküler
kapılar) vardır
Yüksek pH değerlerinde (örneğin normal vücut pH ‘ ı 7,4 te) jel
genleşerek kapılar kapanır.
Kandaki şeker (glukoz) seviyesi yükseldiğinde zarda hapsedilmiş glukoz
oksidaz enzimi glukoz ile reaksiyona girerek pH’ın 4’ e düşmesine neden
olur. Bu düşük pH’da jel büzüşerek kapılar açılır ve insülin salınımı
gerçekleşir.
Önemli Problem!!!!!!!
• Protein ve peptit ilaçlar gibi büyük
moleküllü yapıların ağız yoluyla salımı
henüz çözülememiş bir problemdir. Bu
tür ilaçlar genelde enjeksiyon
şeklinde kullanılırlar. Ağızdan
kullanımın daha cazip ve uygun bir yol
olacağının bilinmesine karşın çeşitli
güçlükler söz konusudur.
Bunlar nedir?
• En önemli sorun, proteinlerin midedeki
gastrik enzimler ve incebağırsaktaki
pankreatik enzimler tarafından
sindirilmesidir.
• Uygun çözümse, ilaçların mide ve
incebağırsaktaki sindirimini engelleyecek
ve sindirim enzimlerinin çok az olduğu kalın
bağırsakta (kolon) salımını sağlayacak
taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesidir
Çözüm ?
• Bu tür taşıyıcı sistemlerin yalnızca pHduyarlı hidrojellerden hazırlanması yeterli
değildir; çünkü ince ve kalın bağırsağın
pH’ları yaklaşık aynı (ince bağırsak
pH’ı=4.8-8.2, kalın bağırsak pH’ı=7-8).
Önerilen yöntem, yalnızca kalın bağırsakta
mevcut mikrobiyal enzimler yardımıyla
parçalanarak ilacı salacak polimerik
taşıyıcıların hazırlanmasıdır
Bu çözüm ayrıca…….kullanılabilir mi
•
?
Ülseratif kolit gibi kalın bağırsak hastalıklarının tedavisinde kullanılan düşük
molekül ağırlıklı ilaçların salımı için de yararlı ve “kolon-spesifik ilaç salımı”
olarak adlandırılıyor. Başta dekstran olmak üzere çeşitli doğal polimerler ve
bazı sentetik polimerlerle hazırlanan bu tür sistemlerin kullanılabilirliği
halen araştırılıyor.
3-Elektriksel Alana
Duyarlı Jeller
• Jel gözenekli zar( membran) şeklinde
hazırlanır ve kenarlarındaki bir desteğe
tutturulur. Elektrik akımı uygulayarak jel
büzüşmesi veya şişmesi sağlanabilir. Jel
büzüştüğünde zardaki gözenekler zorunlu
olarak genişleyerek sıvıların ve ve
çözünmüş moleküllerin zardan geçişine izin
verirler.
• Jel şiştiği zaman gözenekler büzüşür ve ve
akış durur.
• Akımı orta değerlerde tutarak gözenek
boyutunu kontrol edebilmektedir.
Böylelikle hangi akım değerlerinde hangi
moleküllerin zardan geçebileceğinin tayini
mümkün olmaktadır
• Özellikle bu tür sistemler değişik
boyuttaki molekülleri içeren karışımların
ayrılmasında kullanılıyor.
• Zayıf çapraz bağlı polielektrolit jelden
oluşan sisteme elektrik akımı verildiğinde
jel insülinin dışarı sızmasına izin veriyor.
Fakat akım kesildiğinde akışı durduyor.
• Aseton su karışımına batırılmış
poliakrilamid jelde yarım voltluk
elektriksel alan uygulanmasıyla milimetreye
uygulanan 5 voltluk elektrik akımı jel
partiküllerini büzer ve 1 mikron çapındaki
partiküller 1 milisaniyede orijinal
hacimlerinin % 4’üne büzüşürler. Bu hızlı
cevap, jetlerin robotlar veya diğer mekanik
aygıtlarda veya insan protezlerinde kas
olarak kullanılmasını sağlar.
4-Manyetik Alana
Duyarlı Jeller
• Kolloidal haldeki manyetik parçacıkların
çapraz bağlı NIPA ve PVA hidrojelerinin
içine yerleştirilmesiyle oluşur
• Jel manyetik alana girdiğinde ısınırken
manyetik alan kaldırıldığında jel soğuyarak
başlangıç haline gelmiştir
Nasıl yapılıyor ?
• İlaç salınımı ile ilgili bir manyetik alan
sağlayan bir bobin kullanılmaktadır.
Bu hastanın vücuduna yerleştirilecek.
Jel bu cihazın üzerine geldiğinde
cihazın düğmesine basarak manyetik
alanı harekete geçirecek ve jel ilacı
salacaktır.
Başka Uygulamalar….
• Gebelikten korunma için vajinal yolla
ilaç salan sistemler geliştirilmiştir.
• Capronor olarak bilinen en gelişmiş cihaz,
biyobozunur poli(e-kaprolakton) kapsül içerisinde
levonorgestrel kontraseptik (gebelik önleyici
hormon) steroidini içeriyor. Cihaz, sabit hızlarda 1
yıl süreyle levonorgestrel salımını sağlamak için
tasarlanmış bulunuyor ve 3 yılda tamamıyle
bozunuyor
• Ocusert® adıyla bilinen ürün, glokom
hastalığının (körlüğe neden olan bir
göz hastalığı) tedavisinde kullanılmak
üzere pilokarpin isimli bir ilacı salan
rezervuar sistemden ibarettir. Gözün
alt boşluğuna yerleştirilerek kullanılan
Ocusert, uzun süreli olarak sabit
hızda pilokarpin salar.
Beyin kanserlerinde mi?
• İlacın biyobozunur matris içerisinde dağıtıldığı
sistemlerde, taşıyıcı olarak poli(orto esterler) ve
polianhidritler kullanılıyor. Polianhidrit matrisler,
“carmustine” (BCNU) gibi beyin kanserlerini tedavi
edici kemoterapik ilaçların bölgesel salımı için
kullanılmış bulunuyor. Uygulama sırasında cerrah
mümkün olduğunca tümörü alıyor ve tümör
bölgesine 8 adet küçük polimer-ilaç sistemi
yerleştiriyor.
• İlaç, kalan tümör hücrelerini öldürmek için 1 ay
boyunca polimerden salınıyor. İlaç lokal olarak
uygulandığından, kemoterapiden kaynaklanan yan
etkiler en düşük düzeyde tutulmuş oluyor.
Onaylanmış mı ?
• Klinik denemeler, 2 yıl sonunda bu
yolla tedavi edilen hastaların %
31’inin, edilmeyenlerin ise % 6’sının
yaşadığını göstermiş bulunuyor. Bu
tedavinin, beyin kanserinde kullanımı
FDA (ABD Gıda ve İlaç Dairesi)
tarafından 1996 yılında onaylanmıştır.
Ve Son Olarak
• Adenozin deaminaz (ADA) ve asparajinaz
gibi yüksek molekül ağırlıklı proteinler
poli(etilen glikol)’e bağlanarak hem
biyolojik yarı ömürleri uzatılmış, hem de
bağışıklık eksiklikleri azaltılmıştır. Bu
cihazlar akut lösemi ve ADA eksikliği ile
ilgili bağışıklık sistemi hastalıkları için yeni
tedaviler sunar
Lösemi halk arasında kan kanseri diye bilinen hastalıktır. Bu hastalıkta çoğunlukla kemik iliğinden
kaynaklanan ve bir tek hücrenin kanserleşmesi, daha sonra bu hücrenin bölünerek çoğalıp, önce
kemik iliğini,
daha sonra tüm organları istila etmesi durumu söz konusudur. Eğer tedavi edilmezse olay kısa
sürede hastanın kaybı ile sonuçlanır Hamilelik sırasında sigara içmek veya uyuşturucu kullanmak ile
veya hamileliğin ilk 3 ayında röntgen çektirmek ile Lösemi oluşumu arasında ilgiye işaret eden
bilgiler vardır. Bu tür davranışlardan kaçınılmalıdır
Sonuç olarak ;
• Günümüzde de sert metaryallerden
polymer jeller gibi soft metaryeller
üzerine bir kayma söz konusudur.
Geleceğin soft-wet teknolojisinin
temelini Akıllı Jeller oluşturacak.
Akıllı polimerler teknolojik
uygulamalar açısından büyük bir
gelecek vaat ediyor
Thank
You
• Beyine ilaç salımı, sıkı bağlantılarla
biraraya gelen endotel hücrelerin
oluşturduğu “kan beyin bariyeri”
nedeni ile oldukça zordur. Bu bariyeri
geçebilen birkaç peptit ve besin
dışında yalnızca düşük molekül
ağırlıklı, yağda çözünebilen ilaçların
salımı gerçekleşebilir
Kontrollü İlaç Salımı…….
• İlaç alımında sıklıkla kullanılan klasik
yöntemler, tablet ya da kapsüllerin
ağızdan alımı ya da enjeksiyon
şeklindedir; ve bu yöntemler sık ve
tekrarlanan dozlarda ilaç alımını
gerektiriyorlar.
Kandaki ilaç düzeyinin zamanla değişimini gösteren
grafik incelendiğinde ilaç alımını takiben kandaki ilaç
derişiminin başlangıçta bir süre arttığı, daha sonra çok
kısa bir süre için sabit kalarak hızla azaldığı dikkati
çekiyor.
İ
L
a
ç
d
e
r
i
ş
i
m
i
TOKSİK DÜZEY
MİNİMUM ETKİN DÜZEY
İlaç alımının ardından kandaki ilaç düzeyinin değişimi.
• Derişimin düşme süresi, ilacın metabolize
edilme, parçalanma ya da etki alanından
uzaklaşma gibi yollarla sisteme yararsız
hale gelme hızına bağlıdır.
• İlacın kan plazmasındaki derişimi, etkin
düzeyin altına düşebilir ya da toksik
bölgeye çıkabilir. Etkin düzeyin altındaki
ve toksik düzeydeki bölgeler boşa
harcanmış ilaç miktarlarını ifade eder.
İlacın güvenliği nasıl
sağlanabilir ?
• Ayrıca, ilaç derişiminin etkin düzeyin
altına düşmesi ya da toksik düzeyin
üzerine çıkması hastada istenmeyen yan
etkilere neden olabilir
• İlaç, bir polimere ya da bir lipide (yağa)
bağlandığı ya da kapsül şekline
getirildiğinde, ilaç güvenliği ve ilacın
istenilen etkinliği sağlayabilme yeteneği
büyük oranda arttırılabilir ve yeni tedaviler
mümkün olur.
Kontrollü ilaç salımının
yararları şunlardır:
• 1) tedavi edici oranda ilaç düzeyinin sürekli
korunması,
• 2) salımın belirli hücre tipi ya da dokuya
hedeflenebilmesi nedeniyle zararlı etkilerin
azaltılması,
• 3) gerek duyulan ilaç miktarının azaltılabilmesi,
• 4) önerilen ilaç rejimine hastanın uyumunu
geliştirecek şekilde dozaj miktarının
azaltılabilmesi,
• 5) kısa yarılanma ömrüne sahip ilaçlar (örneğin
proteinler ve peptid ilaçlar) için ilaç yönetiminin
kolaylaştırılması.
Unutmamak gerekir ki..
• ilacı taşıyan (salan) malzemelerin ya da
bozunma ürünlerinin toksisitesi ya da hızlı
ilaç salımı gibi diğer güvenlik hususları
dikkate almak lazım
• Sistemin kendisinden ya da vücuda
yerleşiminden kaynaklanan rahatsızlık, ilaç
taşıyıcı malzemeler ya da üretim süreci
nedeniyle sistem maliyetinin artışı da
unutulmamalıdır.
Neden kontrollü salım
formülasyonları önemli?
• Yeni bir ilacın geliştirilmesi ve patentinin
alınması 10 yıldan daha uzun süren
araştırma ve geliştirme faaliyetlerini
gerekitirir. Bu nedenle, ilaç firmaları
araştırmalarını, yeni ilaç geliştirmek
yerine, var olan ilaçların kullanım ömrünü
ve etkinliğini uzatmaya yöneltirler.
İlaçların polimer ya da lipid
sistemlerinden salımı için dört
genel mekanizma bulunuyor:
• 1) ilaçların sistemden difüzyonu, 2) bir
kimyasal ya da enzimatik reaksiyonla
sistemin bozunmasını takiben ilaç salımı
ya da ilaç molekülünün sistemden
kopması, 3) sistemin şişmesi ya da ozmoz
yoluyla çözücü hareketlenmesi, 4)
fizyolojik bir gereksinime cevap olarak
salımının gerçeklenmesidir
• Ayrıca bu mekanizmaların kombinasyonu da
mümkündür.
DİFÜZYON-KONTROLLU
SİSTEMLER
• Ocusert® adıyla bilinen ürün, glokom
hastalığının (körlüğe neden olan bir
göz hastalığı) tedavisinde kullanılmak
üzere pilokarpin isimli bir ilacı salan
rezervuar sistemden ibarettir. Gözün
alt boşluğuna yerleştirilerek kullanılan
Ocusert, uzun süreli olarak sabit
hızda pilokarpin salar.
• Rahim içerisine yerleştirilen
Progestasert® ve kolun üst kısmına
yerleştirilen Norplant® isimli cihazlar da
doğum kontrol ilaçlarının salımını
gerçekleştirirler. Norplant® herbiri 20x2
mm boyutundaki 6 adet silikon tüpten
oluşur. Bu tüplerin içerisinde gebeliği
önleyici levonorgestrel isimli bir hormon
bulunur. Sistem, 5 yıldan daha uzun bir
sürede difüzyon yoluyla hormonu salmakta
ve etkin bir biçimde kullanılmaktadır
KİMYASAL-KONTROLLU
SİSTEMLER
• Adenozin deaminaz (ADA) ve asparajinaz
gibi yüksek molekül ağırlıklı proteinler
poli(etilen glikol)’e bağlanarak hem
biyolojik yarı ömürleri uzatılmış, hem de
bağışıklık eksiklikleri azaltılmıştır. Bu
cihazlar akut lösemi ve ADA eksikliği ile
ilgili bağışıklık sistemi hastalıkları için yeni
tedaviler sunar
• İlacın biyobozunur polimer zarla çevrildiği
sistemler gebeliği önleyici hormonların
salımında kullanılmaktadır. Capronor olarak
bilinen en gelişmiş cihaz, biyobozunur
poli(e-kaprolakton) kapsül içerisinde
levonorgestrel kontraseptik (gebelik
önleyici) steroidini içeriyor. Cihaz, sabit
hızlarda 1 yıl süreyle levonorgestrel
salımını sağlamak için tasarlanmış bulunuyor
ve 3 yılda tamamiyle bozunuyor
• İlacın biyobozunur matris içerisinde dağıtıldığı
sistemlerde, taşıyıcı olarak poli(orto esterler) ve
polianhidritler kullanılıyor. Polianhidrit matrisler,
“carmustine” (BCNU) gibi beyin kanserlerini tedavi
edici kemoterapik ilaçların bölgesel salımı için
kullanılmış bulunuyor. Uygulama sırasında cerrah
mümkün olduğunca tümörü alıyor ve tümör
bölgesine 8 adet küçük polimer-ilaç sistemi
yerleştiriyor.
• İlaç, kalan tümör hücrelerini öldürmek için 1 ay
boyunca polimerden salınıyor. İlaç lokal olarak
uygulandığından, kemoterapiden kaynaklanan yan
etkiler en düşük düzeyde tutulmuş oluyor. Klinik
denemeler, 2 yıl sonunda bu yolla tedavi edilen
hastaların % 31’inin, edilmeyenlerin ise % 6’sının
yaşadığını göstermiş bulunuyor. Bu tedavinin, beyin
kanserinde kullanımı FDA (ABD Gıda ve İlaç
Dairesi) tarafından 1996 yılında onaylanmıştır
• pH-duyarlı polimerlerse mide için zararlı ilaçların
bağırsakta salınması amacıyla kullanılmakta. Mide
pH’ında (pH<2.0) büzüşen jeller, bağırsaklarda
(pH>7.0) şişerek ilacı salarlar. Bunun tersi bir
uygulamadaysa, düşük pH’da şişebilen
polimerlerden kötü tatlı ilaçların salımı
gerçekleştilmiş bulunuyor. Ağzın nötral pH’ında
(pH=7.0) polimer düşük şişme derecesine sahiptir
ve içerisindeki ilaç salınmaz. Midenin asidik
ortamında pH düşer ve ilaç salınır.
Classification of Gels
according to
• Constituent or matrix phase
• Solvent phase
• Crosslinkage
Basis
Solvent
phase
Classification of Gels
Type
Examples
Solid-liquid
Solid-gas
Solid-solid
Hydrogel (water solvent)
Organogel (organic
solvent)
Liogel (oily solvent)
Alcogel (alcohol solvent)
---------------------------------Xerogel (air)
Aerogel (air)
--------------------------------Polymer-gel (polymer)
Classification of Polymer Gels
Basis
Crosslinkage
Type
Covalent
Noncovalent
Examples
Chemical gelation:
Covalent crosslinking
-----------------------------Physical Gelation:
- Coulombic
interaction
- Hydrogen bonding
- Coordinate bonding
- Hydrophobic bonding
Basis
Constituent phases
Classification of Gels
Type
Surfactant bilayers
Examples
o/w Creams
w/o Creams
Amphiphilic Creams
Polymers
-----------------------------------Natural gels:
Protein gels and
Polysaccharide gels
Synthetic gels:
Organic polymer gels and
inorganic gels
Hybrid gels:
natural and synthetic polymers
Geçirgenlik Hesabı