Synthesis and characterization of hyaluronic acid (Ha) based nanoparticles for use in drug delivery system

Abstract

Hastalıklarda tedaviler genellikle kişiye ve hastalığının derecesine özel olduğu halde, her yöntemin farklı yan etkileri bulunmaktadır. Bu nedenle, ilaçla tedavinin yan etkilerini minimize etmek ve hatta yok etmek amacıyla birçok farklı yöntem geliştirilmektedir. Bu yöntemlerden biri, kontrollü ilaç salımı yapabilen nanopartiküller içine hapsedilmiş ilaç etken maddelerinin kullanımıdır. Metabolik sistemlerde polisakkaritler, hücrelerin ana enerji kaynağı olarak önemli bir işleve sahiptir ve kanser hücreleri sağlıklı hücrelerden daha fazla enerjiye ihtiyaç duyar. Bu nedenle polisakkaritler tümör hücreleri tarafından daha çok tercih edilmektedir ve yüksek hücre adezyonuna sahiptir. Bu da, kanser hücrelerinde mukozal bariyerin aşılmasıyla sonuçlanan daha etkili reseptör-aracılı endositoz sağlar. Tez çalışmasında ana bileşik olarak kıkırdak ve sinovyal sıvılar dahil birçok doku ve sıvıda bulunan Hyaluronik asit (HA) kullanılmıştır. HA, biyouyumlu ve biyobozunur olması, ağız yoluyla verilebilmesi, kanser hücrelerini hedefleyebilmesi ve bağ dokularına afinitesi nedenleriyle ilaç salım sistemlerinde önemli bir konuma sahiptir. Ayrıca, direk karıştırma sonucu hidrofobik-hidrofilik etkileşim ile misel, hidrojel ve elektrostatik kompleks oluşturma sağlayan özgün fiziksel özellikleri bulunmaktadır. Tez çalışmasında HA’nın özgün metabolik özellikleri dikkate alınarak, HA-bazlı amfifilik kemoterapik ilaç taşıyıcısı hazırlanmıştır. HA’ya amfifilik özellik oluşturabilmek için hidrofobik özellikteki hekzanoik anhidrit ile tepkimeye sokularak hyaluronan-hexanoic acid (HA-HEX) kopolimeri hazırlanmıştır. Sentezlenen HA-HEX kopolimeri Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ile tanımlanmıştır. Hazırlanan nano/ mikro partiküllerin tanımlanması ise Diferensiyal Tarama Kalorimetresi (DSC) ve Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, fizyolojik sıvı olarak PBS (Phosphate Buffered Saline) çözeltisi içinde, model ilaç olarak 5-amino salisilik asitin (5-ASA) 37ºC’de salım çalışmaları yapılarak zamana karşı salınım profili elde edilmiştir.

Treatments are mostly unique to patients and stage of illness, however, each still has side-effects. There are many researches on methods to minimize and even eliminate the side effects. One of the methods is ensuring release of drug in controlled manner. In metabolic processes, polysaccharides are the main energy source, and cancer cells need more energy than healthy cells. Therefore, polysaccharides are more preferred by tumor cells, and have high cellular adhesion providing more effective receptor-mediated endocytosis at cancer cell membranes resulted overcoming the mucosal barrier. In our project, Hyaluronic acid (HA) was used as basis. HA is found in tissues and fluids, including articular cartilage and synovial fluids. It is a promising material in preparation of drug delivery systems due to biocompatibility, biodegradability, orally administrability, targeting property on cancer cells and affinity for connective tissues. It has unique physical properties that form micelles and hydrogels, through hydrophobic-hydrophilic interactions and electrostatic complex-formation reactions. Considering its unique metabolic properties, HA-based amphiphilic chemotherapeutic drug carrier was prepared. To give amphiphilic nature, hydrophilic HA was reacted with hydrophobic hexanoic anhydride and hyaluronan-hexanoic acid (HA-HEX) was synthesized. Characterization of synthesized HA-HEX was performed using NMR and FTIR techniques. Physicochemical characterization of the nano/ microparticles prepared from HA-HEX for use as drug carriers, was performed using DSC and SEM techniques. In drug release studies, Mesalazine (5-ASA) was used as model drug. Release profile from the nano/ microparticles was determined in phosphate buffer saline (PBS, pH 7.4) at 37ºC, and statistical analyses of drug release behavior was performed.