Physico-chemical & spectroscopic characterization of hyaluronic acid hydrogels - Akgün, Büşra Şengüler (My University, 2020)
Hyalüronik asit (HA), biyouyumluluk, biyobozunurluk, mükemmel su tutma kapasitesi ve toksik olmama gibi üstün özellikleri sayesinde dünya ölçeğinde önemli bir pazar payına sahiptir. 1,4-bütandiol diglisidil eter (BDDE) ile çapraz bağlanmış HA esaslı hidrojellerin ilaç taşıyıcı sistemler ve osteoartrit tedavisi gibi önemli uygulama alanları bulunmaktadır. HA hidrojellerinin bu özellikleri dikkate alınarak detaylı jel karakterizasyonu yapılmıştır. Bu çalışmalar kapsamında HA’in polimer-çözücü etkileşim parametresi () ışık saçılması yöntemi (LS) ile 25 oC’de 0.418 olarak tayin edilerek farklı çapraz bağ yoğunluğuna sahip hidrojellerin çapraz bağlar arasında kalan ortalama molekül ağırlığı ((Mc) ̅) farklı HA/ BDDE oranlarında hazırlanan hidrojeller için hesaplanmıştır. Çapraz bağlanma sonrasında geriye kalan muhtemel serbest epoksi gruplarının belirlenmesi için HA’in BDDE ile çapraz bağlanma reaksiyonu 1H NMR spektroskopisi ile anlık olarak (real-time) izlenmiştir. HA’in  parametresi hesaplanmasına daha önce literatürde rastlanmamıştır. Çalışma bu bakımdan ilk olmasıyla da önem taşımaktadır.Beş farklı HA/ BDDE (1:0.033, 1:0.044, 1:0.055, 1:0.066, 1:0.088) oranında hidrojeller hazırlanarak denge şişme dereceleri 25 °C'de PBS (pH 7.4) ortamında belirlendi. Aynı işlem üç farklı HA/ BDDE (1:0.033, 1:0.055, 1:0.088) oranındaki hidrojeller için dört farklı pH'da (2, 4, 6, 10) tekrarlandı. Çapraz bağlayıcı miktarı arttıkça denge şişme oranının azaldığı gözlendi. Osteoartrit tedavisinde hafif çapraz bağlı HA-BDDE hidrojelleri kolay enjeksiyon sebebiyle tercih edilmektedir. Enjeksiyon esnasında oluşabilecek muhtemel komplikasyonların (enfeksiyon vb.) önlenmesi amacıyla HA-BDDE hidrojellere antibiyotik (amoksisilin) yüklenerek PBS (pH 7.4) ortamında 37 °C de ultraviyole spektroskopisi (UV) ile 275 nm dalga boyunda farklı HA/ BDDE oranlarında hazırlanan hidrojeller için izlenmiştir.

Hyaluronic acid (HA) has a remarkable market share in worldwide due to its superior properties such as biocompatibility, biodegradability, extremely water absorption, and non-toxicity. HA-based hydrogels cross-linked with 1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDE) have various important applications in drug delivery and osteoarthritis treatments. Considering the remarkable properties of HA hydrogels, more detailed gel characterization was performed. Within the scope of the studies, the polymer-solvent interaction parameter () of HA was determined to be 0.418 at 25 oC with light scattering (LS) technique and the average molecular weight between crosslinks ((Mc) ̅) of hydrogels with different crosslink densities were calculated at different HA/ BDDE ratios. To determine the possible free epoxy groups remained within the hydrogels, the crosslinking reaction of HA with BDDE was real-time monitored by ıH NMR spectroscopy. Five different hydrogels were prepared at different HA/ BDDE ratios (w/ w, 1:0.033, 1:0.044, 1:0.055, 1:0.066, 1:0.088), and their equilibrium swelling degree values were determined at 25 oC in PBS (pH 7.4) medium where the equilibrium swelling degree of the hydrogels decreased with the increasing content of BDDE. Equilibrium swelling degree of hydrogels in three different HA/ BDDE ratios (w/ w, 1: 0.033, 1: 0.055, 1: 0.088) at different pHs (2, 4, 6, and 10) were determined. In the treatment of osteoarthritis, lightly cross-linked HA-BDDE hydrogels are preferred for easy injection. To prevent possible complications (infection, etc.) that may arise during injection, antibiotics (amoxicillin) were loaded in HA-BDDE hydrogels, and drug release at 37 oC in PBS (pH 7.4) medium was monitored by ultraviolet spectroscopy (UV) at 275 nm wavelength for hydrogels prepared at different HA/ BDDE ratios.
Keywords: BDDE; BDDE Hyaluronic acid; Chemical engineering; Drug release; Hidrojel; Hyalüronik asit; Hydrogel; İlaç salımı; Kimya mühendisliği