Araştırma Makalesi [Research Article] Yayın tarihi 5 Aralık 2014 © TurkJBiochem.com [Published online December 05, 2014] Türk Biyokimya Dergisi [Turkish Journal of Biochemistry–Turk J Biochem] 2014; 39(4):403–415 doi: 10.5505/tjb.2014.09719 Kontrollu ilaç salımı için fotoçapraz bağlı poli(etilen glikol) hidrojeller [Photocrosslinked poly(ethylen glycol) hydrogels for controlled drug delivery] ABSTRACT Objective: In the work presented, synthesis of PEG based hydrogels, characterization of synthesized hydrogels and usage of these hydrogels in controlled drug release systems were studied. Methods: Synthesis of PEG based hydrogels having different properties was done by free radical photopolymerization by using a photoinitiator . In this stage because of their biocompatibility, poly ethylene glycol Diacrylate (PEG-DA) as macromer; ethylene glycol dimetacrylate (EGDMA) as cross-linker and 2,2 dimetoxy-2 phenylacetophenon (DMPA) as photoinitiator were used. The mac- romer amounts of 30, 50 and 100%, cross-linker ratio of 0.25, 1.0 and 3% and photoinitiator ratio of 0.1, 0.5 and 1% by weight were selected. In this scope, dynamic swelling behaviour of hydrogels and their suitability for controlled drug release were tested. The surface characterization of the hydrogels was performed by Attenuated Total Refectance-Fourier Transfer Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) spectrums. The drug release experiments of dry polymer disks with known weight and known loaded drug amount were performed in pH 7.4 and 1.2 buffer solutions with set ionic strengths, in shaking incubator at 37°C constant temperature with a shaking speed of 100 rpm. In the last part of the work, drug activities of synthesized drug-loaded hydrogels were tested in Staphylococcus aureus and Pseu- domonas aeruginosa bacteria cultures. Results: A decrease in swelling degree of hydrogel was observed with an increase in macromer ratio. In the ATR-FTIR spectrums, O-H tension, C-H tension, C=O tension, C-O tension vibration bands which can be said to be a characteristic of PEG-DA hydrogels were observed. The rate of drug release in pH 1.2 was observed to be much faster than pH 7.4 for both types of hydrogels. The transport mechanism in hydrogels was determined by a widely used semi-empirical formula. It was observed that selected drug-loaded hydrogels were effective on inhibition of the reproduction of both bacteria. Conclusion: In the work presented, all of the hydrogels synthesized were found compatible for the controlled drug delivery. Key Words: Photopolymerization, hydogels, controlled drug delivery; PEG. Confict of Interest: The authors declare no confict of interest. ÖZET Amaç: Sunulan araştırma kapsamında; PEG bazlı hidrojellerin sentezi, elde edilen hidrojellerin karakterizasyonu ve bu hidrojellerin kontrollü ilaç salım sistemlerinde kullanımlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Metod: Farklı özelliklere sahip PEG bazlı hidrojellerin fotopolimerizasyon yöntemi ile fotobaşlatıcı kullanılarak serbest-radikal fotopolimerizasyonuyla sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada yüksek biyouyumluluğu nedeniyle poli(etilenglikol) diakrilat (PEGDA) makromeri; çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetakrilat (EGDMA), fotobaşlatıcı olarak ise 2,2-dimetoksi-2-fenilasetofenon (DMPA) kullanılmıştır. Makromer oranı ağırlıkça %30, 50 ve 100; çapraz bağlayıcı oranı ağırlıkça %0.25, 1.0, 3.0; fotobaşlatıcı oranı ağırlıkça %0.1, 0.5 ve 1 değerlerinde değiştirilerek bileşen miktarlarının hid- rojellere etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda hidrojellerin dinamik şişme davranışları, ve ilaç salım için uygunluğu denenmiştir. Karakterizasyon kapsamında ATR-FTIR spekturumları alınmıştır. Ağırlığı ve yüklenen ilaç miktarları bilinen kuru polimer disklerin, iyon şiddeti ayarlanmış pH 7.4-1.2 tampon çözeltilerinde ve 37°C’de sabit, 100 rpm çalkalama hızında ilaç salım deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise sentezlenen ilaç yüklü hidrojellerin ilaç aktiviteleri Staphylococcus aureus ve Pseudomonas aeruginosa bakteri kültürlerinin kullanıldığı ortamda test edilmiştir. Bulgular: Makromerin artmasıyla hidrojel şişme derecesinin azaldığı tespit edilmiştir. ATR-FTIR Spektrumlarında PEG-DA hidrojelleri için karakteristik sayılabilecek O-H gerilme, C-H gerilme, C=O gerilme ve C-O gerilme titreşim bantları görülmüştür. pH 1.2’de gözlenen ilaç salım hızlarının her iki tip hidrojel için de pH 7,4’e göre oldukça hızlı olduğu gözlenmiştir. Hidrojellerdeki transport mekanizması ise yaygın alarak kullanılan yarı-ampirik bir eşitlikle belirlenmiştir. İlaç yüklü hidrojel- lerin seçilen bakterilerin üremesini engellediği görülmüştür. Sonuç: Sunulan bu çalışmada sentezlenen tüm hidrojeller kontrollü ilaç salımı için uygun bulun- muştur. Anahtar Kelimeler: Fotopolimerizasyon, hidrojeller, kontrollü ilaç salımı, PEG. Çıkar Çatışması: Yazarların çıkar çatışması yoktur. http://www.TurkJBiochem.com 403 ISSN 1303-829X (electronic) 0250-4685 (printed) Hakan Ayhan, Fatma Ayhan Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Kimya Bölümü, Biyokimya ve Biyomalzemeler Araştırma Laboratuvarı, Muğla Yazışma Adresi [Correspondence Address] Dr. Hakan Ayhan Posta Kutusu 48. Muğla 48000, Muğla, Türkiye Telefon: +90 252 2111506 E-posta: hayhan48@gmail.com Kayıt Tarihi: 16 Mayıs 2013; Kabul Tarihi: 18 Nisan 2014 [Registered: 16 May 2013; Accepted: 18 April 2014]