KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016 377
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
UOT 544.23.02/.03
POLİAKRİL TURŞUSU ƏSASLI HİDROGELƏ DOKSORUBİSİNİN İMMOBİLİZƏ
OLUNMASI VƏ ŞİŞMƏ QABİLİYYƏTİNİN ÖYRƏNİLMƏSİ
S.M.Məmmədova, Ş.Z.Tapdıqov, S.F.Hümbətova, S.F.Səfərəliyeva,
M.X.Həsənova, N.A.Zeynalov
AMEA akad.M.Nağıyev ad. Kataliz və Qeyri-üzvi Kimya İnstitutu,
AZ 1143, Bakı ş. H.Cavid pr. 113, e-mail: Samira_m@mail.ru
Bu iş bioloji aktiv maddələrin daxil edilməsi və nəzarətli azad olması qabiliyyətinə malik olan
polimer daşıyıcının sintezinə həsr olunmuşdur.Orta molekul kütləsi 230 kDa olan poliakril turşusu
əsasında 5, 10, 15 və 20% (kütlə) nisbətlərində N,N’-metilen-bis-akrilamidlə ultrabənövşəyi şüa
vasitəsilə tikilməsindən polyar mühitdə yüksək şişmə qabiliyyətinə malik torvari polimerlər sintez
olunmuşdur və onların müxtəlif qatılıqlı şəkər və fizioloji (0.9% NaCl) məhlullarda şişmə
dərəcələri öyrənilmişdir. Alınmış hidrogellə doksorubisin hidroxloridin su mühitindən absorbsiyası
öyrənilmişdir. Müəyyən olunmuşdur ki, sintez olunmuş hidrogel yüksək sorbsiya qabiliyyətinə
malikdir. Bu tədqiqatın nəticələri yeni sinif nanomaterialların inkişafında xüsusi əhəmiyyət daşıyır,
eləcə də nanopolimerlər əsasında terapevtik və diaqnostik molekulların xərçəng şişlərinə ünvanlı
çatdırılmasında funksional sistemlərin yaradılması üçün başlıca rol oynayır.
Açar sözlər: poliakril turşusu, metilen-bis-akrilamid, doksorubisin, çarpaz tikilmə, hidrogel, şişmə
dərəcəsi, sorbsiya dərəcəsi
1. Giriş
Təbii
toxumalar
kimi
yumşaq
xüsusiyyətlərə malik olan hidrogellər bioloji
tətbiqlər
üçün
çox
istifadə
olunan
materiallardır. Bioloji cəhətdən parçalanan
hidrogellərin əlavə üstünlükləri ondan ibarətdir
ki, sulu mühitdə parcalanırlar və beləliklə də
istifadə
müddəti
bitdikdən
sonra
bu
hidrogelləri su mühitindən təmizləməyə
ehtiyac qalmır. Hidrogellər suda yaxşı şişən,
lakin həll olmayan üç ölçülü polimer torlardır
[1-3]. Xüsusilə, mühitin pH-ı, temperatur və
ion konsentrasiyası kimi xarici amillərin təsiri
nəticəsində həcmləri dəyişilən hidrogellər çox
geniş öyrənilmişdir. Belə "ağıllı" hidrogellər
biotibb və biotexnologiya [4], o cümlədən
yumşaq kontakt linzalar [5], fermentlər və
zülalların immobilizasiyasında [6], antitel və
antigenlərin [7] və dərmanların daşınması
üçün matrislərin [8-12] alınmasında geniş
tətbiq sahəsi tapmışdır. Bu hidrogellərin
xüsusiyyəti onların ətraf mühitə, dərmanların
yükləmə artımına cavab vermə qabiliyyəti və
mədə-bağırsaq traktında olduğu kimi ekoloji
şəraitin qorunmasını təmin etməkdir [13].
Bununla əlaqədar olaraq qıcıqlandırıcılar,
dərman
maddələrinin
konkret
hissələrə
(məsələn, yoğun bağırsağın dərman daşınma
sistemi) daşınmasını təmin etmək üçün, mühitə
həssas hidrogellərə faydalı ola bilər. Bu
hidrogellərin adi hidrogellərdən fərqlənən
digər mühüm üstünlüyü aktiv tərkib hissəsinin
orqan və ya toxumalarda uzun müddət
qalmasıdır [14-18].
Bundan başqa antibakterial polimerlər də
hal-hazırda aktualdır. Onlar polimer biosidlər
kimi də qeyd olunurlar. Müəyyən edilmişdir
ki, polimer zəncirinin tərkibindəki alkil
fraqmentlərin uzunluğu və fəza quruluşu onun
antibakterial
aktivliyinə
təsir
edir.
Ümumiyyətlə nəticələr göstərir ki, alkil
qrupları çoxaldıqca polimer daha yüksək
aktivlik göstərir. Bu təsiri iki cür izah etmək
olar. Birincisi uzun zəncirlərin bakteriyanın
hüceyrə divarı və sitoplazma membranı ilə
adsorbsiya
qabiliyyətli daha çox aktiv
məsamələri var. İkincisi uzun zəncirlərin
aqreqasiya forması qısa zəncirlərdən fərqlənir
ki, bu da adsorbsiyanın daha yaxşı formada
baş verməsini təmin edir [19-21].
Dərman maddələri arasında tibbdə və
biotexnologiyada xüsusi əhəmiyyətə malik
olan preparatlardan biri də antibiotiklərdir.
Antibiotiklərin qeyri-adiliyi onunla bağlıdır ki,
digər dərman vasitələrindən fərqli olaraq
378 S.M.MƏMMƏDOVA və b.
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
onların hədəf reseptoru insan toxumasında
deyil, mikroorqanizm hüceyrələrində yerləşir.
Bundan başqa antibiotikin aktivliyi həmişəlik
deyil, vaxt keçdikcə azalır [22,23]. Bu
nöqteyi-nəzərdən antibiotikləri xüsusilə də
şişəleyhinə istifadə olunan preparatları polimer
materiallara
bərkitməklə
onların
kiçik
qatılıqlarında daha uzun müddətli təsirinə
malik kompozitlərinin alınması hazırda dünya
biokimyaçılarının diqqət mərkəzindədir [24-
26].
Bu sahəyə aid araşdırmalar göstərir ki,
novokain,
insulin,
penisillin,
tetratsiklin,
ofloksasin, eremomisin və s. antibiotiklərin
poli-N-vinilpirrolidon, polivinil spirti, dekstran
və s. kimi polimerlərlə, hətta kimyəvi rabitə
olmadan belə qarışıq halında orqanizmə daxil
edilməsi onların təsir müddətini artırır,
toksikliyini isə azaldır [27,28].
Antibiotiklərin polimer törəmələrinin
alınmasında iki istiqaməti qeyd etmək
lazımdır: polimer duzların sintezi və
antibiotiklərin polimer zəncirilə kovalent
rabitə ilə birləşməsi nəticəsində “poli-
antibiotik”-lərin alınması [23]. Məsələn, o-
suksinin xitozan ilə poliuron turşularının calaq
sopolimerlərinə doksorubisinin bərkidilmə-
sindən 50 nm ölçülü polimer mitsellalar
alınmışdır. Bu zaman 73-74% enkapsullaşma
effektivliyi müəyyən olunmuşdur [26,29].
Məlumdur ki, doksorubisin hidroxlorid
qan xərçəngi kimya terapiyasında istifadə
olunan antratsiklik halqaya malik yüksək
effektli anti-neoplastik preparatdır. Bir neçə
kardiotoksiki, alopesiya, qusma, stomatit kimi
əlavə təsirlərin olmasına baxmayaraq tibbdə
geniş
istifadə
olunur.
Bu
baxımdan
doksorubisinin əlavə təsirlərini azaltmaq üçün
müxtəlif
polimer
materiallar
vasitəsilə
enkapsullaşdırılması tədqiqatçıların bu gündə
diqqət mərkəzindədir.
Təqdim olunan işdə poliakril turşusu
(PAT) əsasında sintez edilmiş hidrogelin tikici
agentin müxtəlif kütlə nisbətlərində alınmış
torvari polimerin şişmə xassələri, hidrogelə
immobilizə olunmuş doksorubisinin sorbsiya
qabiliyyəti öyrənilmişdir.
2. TƏCRÜBİ HİSSƏ
2.1. Materiallar
PAT 90% kimyəvi təmizliyə malik olub
ortamolekul kütləsi 230 kDa-dur və Fluka
firmasından alınmışdır. Tikici agent kimi
istifadə edilən N,N`-metilen-bis-akrilamid
(MBAA) Sigma-Aldric tərəfindən təchiz
olunmuşdur və hər iki reaktiv təcrübələrdə
təmizlənmədən
istifadə
olunmuşdur.
Doksorubisin hidroxlorid (DOK)-kodu ATX
L01DB01 İsrailin TEVA Farmaseptik Sənaye
firmasından
alınmışdır.
Məhlulların
hazırlanması üçün istifadə olunan deionlaşmış
su, PAT-nu çökdürmək üçün dietilefiri və
buffer məhlulları üçün analitik kimyəvi təmiz
NH
4
OH, CH
3
COONH
4
, KOH Aldriç
firmasının məhsullarıdır.
İşdə bidistillə
suyundan istifadə olunmuşdur.
2.2. Metodlar
2.2.1. Hidrogellərin hazırlanması
100 mq PAT 50 ml etanolda tam həll
edilir. Polimerin kütləsinin 5; 10; 15 və 20 %
miqdarında tikici reagent - MBAA etanolda
həll edilib məhlula əlavə edilir və tam həll
olana qədər qarışdırılır. Homogen system
əmələgəldikdən sonra məhlul Petri qabına
tökülür. Adi atmosfer təzyiqində məhlul
həlledicidən azad edildikdən sonra nazik
plyonkaya UB şüa vasitəsilə 6 saat müddətində
fasiləsiz təsir edilir. Lampa ilə nümunələr arası
məsafə 30 sm təşkil edir və termometrlə
temperatura (303 K) nəzarət etməklə məsafə
tənzimlənir. Şüalanmadan sonra nümunələr
əvvəlcə deionlaşmış su və etil spirtiilə iki-üç
dəfə yuyulmaqla həm polimerin, həm də tikici
reagentin tikilmə prosesində iştirak etməyən
hissələrindən təmizlənir. Nümunələr adi
atmosfer təzyiqində 313-323 K-də qurudulur
və sabit çəkiyə gətirilir [4].
2.2.2. Quruluş analizləri
Poliakril turşusu və PAT əsasında sintez
olunmuş hidrogellərin funksional qrupları
SHIMADZU IR Furye çevrilməyə malik
infraqırmızı (FTİR) spektroskopiya üsulu
vasitəsilə tətqiq olunmuşdur. FTİR spektrlər
KBr diskləri vasitəsilə alınmışdır və 4000-400
cm
–1
spektr aralıqda çəkilmişdir. PAT əsaslı
POLİAKRIL TURŞUSU ƏSASLI HİDROGELƏ DOKSORUBİSİNİN 379
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
hydrogel
və DOK arasında funksional
qrupların qarşılıqlı təsir formasını müəyyən
etmək
üçün
ultra-bənövşəyi
(UB)
(SHIMADZU
IR-affinity)
spektroskopiya
üsulundan istifadə olunmuşdur.
2.2.3. Şişmə dərəcəsinin təyini və
absorbsiya təcrübələri
Tikilmiş hidrogel nümunələri təxminən
30 mq ölçüdə disk formasında fraqmentlərə
ayrılır və dəqiq çəkilir. Bu fraqmentlər
bükslərə yerləşdirilir, hər birinə 10 ml müxtəlif
pH-ı olan məhlullar əlavə edilir və 310 K-də
termostatik vannada saxlanılır. pH 1 və 2
məhlulları müxtəlif konsentrasiyalı HCl
məhlullarından, pH=3÷10 ammonium asetat
buffer məhlulları və pH 11 və 12 məhlulları
KOH-ın müxtəlif qatılıqlı məhlullarından
bidistillə olunmuş su vasitəsilə hazırlanır.
Adsorbsiya olunan suyun miqdarı (W)
müxtəlif vaxtlarda səliqə ilə nümunənin səthi
filtr kağızı vasitəsilə silinərək, nümunənin
kütləsinin artmasının ölçülməsi yolu ilə
hesablanmışdır.
Qurudulmuş
hidrogellər
çəkilir və bidistillə olunmuş suda şişməyə
qoyulur. Şişmə dərəcəsi (W) aşağıdakı ifadə
ilə hesablanır:
%
100
d
d
w
W
W
W
W
Burada W
d
nümunənin quru çəkisi, W
w
isə
şişmədən sonrakı çəkisidir.
Bundan başqa PAT əsaslı hidrogel ilə
DOK-nin müxtəlif pH-larda, fizioloji və
qlükoza məhlullarında sorbsiyası aparılmışdır:
MBAA-in 5, 10, 15 və 20% (kütlə) nisbətində
tikilməsindən alınan gellərdən 0.5 mq-ı 10 ml
deionlaşmış suda 24 saat saxlanılır. Sonra 5 ml
uyğun 1÷10 pH-lı məhlullar əlavə edib 30
dəqiqə saxladıqdan sonra üzərlərinə 1 ml ×10
-3
mol/l qatılıqlı DOK əlavə edib yenidən 24 saat
qapalı halda qaranlıq yerdə saxlanılır. Sonra
məhlul süzülür, filtratda qalan antibiotikin
qatılığı 380-700 nm sahəsində optiki sıxlığını
(UV-VIS 1800, SHIMADZU) əvvəlcədən
qurulmuş dərəcəli qrafik ilə muqayisə etməklə
sorbsiyadan sonrakı qatılıq müəyyən edilir.
Qatılıqlar fərqinə əsasən DOK-nin sorbsiya
dərəcəsi hesablanılır [30].
???????????? =
??????
???????????? ş
− ??????
??????????????????
??????
???????????? ş
× 100 %
Burada, C
baş
. və C
son
uyğun olaraq DOK-nin
sorbsiyadan əvvəl və sonrakı qatılıqlarıdır.
3. NƏTİCƏLƏRİN MÜZAKİRƏSİ
PAT-nun MBAA ilə tikilmə prosesinin
mexanizmini müəyyənləşdirmək üçün ilkin
maddələrin və tikilmiş polimerin FTİR-
spektroskopiya üsulu ilə tədqiqatı aparılmışdır.
PAT makromolekulundakı funksional qruplara
aid olan udulma zolaqlarının qiymətinin
dəyişməsinə əsasən tikilmə prosesinin ehtimal
olunan mexanizmi müəyyənləşdirilmişdir.
Belə ki, PAT-nun FTİR spektrində >CH
2
, -
CH, >C=O, -OH funksional qruplarına uyğun
olan 1430, 1230, 1638 və 3345 sm
-1
tezlikli
udulma zolaqları müşahidə olunur (şəkil 1).
Şəkil 1. PAT (a) və 10% MBAA ilə tikilmiş PAT əsaslı hidrogelin (b) İQ spektrləri
Hidrogellərin şişmə dərəcələrinin tədqiqi
zamanı prosesin zamandan asılı olaraq
müxtəlif qatılıqlı qlükoza və fizioloji
məhlullarda da (0.9%-li NaCl) tədqiqi vacib
380 S.M.MƏMMƏDOVA və b.
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
məsələlərdəndir. Bu məqsədlə PAT-nun 10%
MBAA ilə tikilməsindən alınmış hidrogelin
qlükoza
və
fizioloji
məhlulda
şişmə
dərəcələrinin zamandan asılılığı öyrənilmişdir
(cədvəl 1).
Müəyyən olunmuşdur ki, mühitin ion
gücü dəyişdikdə gelin şişmə dərəcəsi də
dəyişir. Sərbəst su molekulları ilə müqayisədə
gelin fizioloji məhlulda vahid zaman
müddətində şişmə dərəcəsinin qiymətinin
aşağı olması (t=24 saat, %) duzun suda
dissosiasiyası nəticəsində əmələ gələn Na
+
və
Cl
-
hidratlarının nüfuz etməsi ilə əlaqədardır.
Cədvəl 1-dən göründüyü kimi 0.9%-li NaCl
məhlulunda tikici reagentin miqdarı 5%-dən
20%-ə qədər artdıqda hidrogelin şişmə
dərəcəsi 128%-dən 219%-ə qədər artır.
Məlumdur ki, NaCl-un suda dissosiasiyası
nəticəsində Na
+
və Cl
-
ionları su dipolları ilə
əhatə olunaraq hidratlar əmələ gətirirlər. Bu
nöqteyi-nəzərdən MBAA-in miqdarı artdıqca
şişmə dərəcəsində 80-90% fərqin yaranması
hidrogel tərkibində tikici reagentə məxsus
>C=O və -NH- kimi polyar funksional
qrupların miqdarının artması ilə bağlıdır
və
nəticədə funksional qruplar ilə hidratlaşmış
Na
+
və Cl
-
ionları arasında qarşılıqlı cəzb etmə
nisbətən çoxalır. Bu isə polimer matrisanın
tərkibindəki funksional qrupların təbiəti ilə
bilavasitə bağlıdır.
Cədvəl 1. Poliakril turşusu əsaslı gelin fizioloji və müxtəlif qatılıqlı şəkər məhlullarında şişmə
dərəcəsinin tikici reagentin %-lə miqdarından asılılığının qiymətləri
Tikici agentin
kütləsi %
0.9% NaCl
0.1% C
6
H
12
O
6
1% C
6
H
12
O
6
10% C
6
H
12
O
6
5
128
145
234
208
10
172
199
267
212
15
185
298
364
314
20
219
238
294
275
Bununla yanaşı müxtəlif faiz qatılıqlı
qlükoza məhlullarında (0.1, 1 və 10%) şişmə
dərəcələrini müqayisə etdikdə müəyyən
edilmişdir
ki,
PAT-nun
MBAA
ilə
tikilməsində tikici reagentin miqdarı artdıqca
əmələ gələn hidrogellərin eyni kütlə miqdarları
1%-li C
6
H
12
O
6
məhlulunda yuxarı şişmə
dərəcəsinə malik olur. Ancaq bu qiymət su və
pH buferlərində olan şişmə dərəcələrinin
qiymətindən 2-3 dəfə azdır. Qlükozanın
yüksək qatılıqlarında şişmə dərəcəsinin az
olması onun qeyri-elektrolit olmasıdır. Çünki
bu zaman polielektrolit olan hidrogelin
funksional qrupları ilə mühit arasında
elektrostatik qarşılıqlı təsir baş vermir.
Həmçinin
qlükozanın
suda
molekulyar
formada əmələ gətirdiyi kristalhidratların
ölçülərinin
hidrogelin
məsamələrinin
ölçülərindən dəfələrlə çox olması da diffuziya
prosesini çətinləşdirir. MBAA-in miqdarı
artdıqca şişmə dərəcəsinin artması gelin
tərkibində absorbsiya yarada bilən funksional
qrupların miqdarının artması ilə əlaqədardır.
Bundan başqa fizioloji və qlükoza
məhlullarında şişmə dərəcələrini müqayisə
etdikdə üzvi maddə iştirakında şişmə
dərəcəsinin çox olduğu görünür. Bunu həmin
maddələrin
təbiəti
və
quruluşu
ilə
əlaqələndirmək olar. Belə ki, qlükozanın
tərkibində beş -OH (hidroksil) və bir
–CHO (aldehid) funksional qrupu olduğunu
nəzərə alsaq hidrogelin tərkibindəki >C=O, -
NH-,
-COOH və -OH qrupları ilə nisbətən daha çox
sayda hidrogen rabitəsinin yaranması ilə izah
etmək olar.
Məlumdur
ki,
sulu
məhlullardan
absorbentin üzvi və qeyri-üzvi ionları sorbsiya
etməsinə təsir edən başlıca faktor mühitin pH-
dır. Çünki məhlulda olan H
+
və OH
-
ionları
absorbentin başqa sözlə hidrogelin səthinin və
həcminin yüklənməsinə, yəni ionlaşmasına
səbəb olur ki, bu da sorbatın sorbsiya
dərəcəsinə və hidrogelin sorbsiya tutumuna
bilavasitə təsir göstərir [20]. Bu nöqteyi
nəzərdən PAT-nun müxtəlif % (kütlə) miqdar
MBAA ilə tikilməsindən alınan hidrogellərin
statik şəraitdə DOK ilə pH=1÷10 intervalında
24 saat ərzində (qapalı qabda, qaranlıq)
POLİAKRIL TURŞUSU ƏSASLI HİDROGELƏ DOKSORUBİSİNİN 381
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
sorbsiyası aparılmış və nəticələr cədvəl 2-də verilmişdir.
Cədvəl 2. 5÷20% nisbətlərində MBAA ilə tikilmiş PAT əsaslı gelin
DOK-ə görə sorbsiya dərəcəsinin mühitin pH-dan asılılıq qiymətləri.
m=0.5 qr, T=293 K, V=15 ml, C
DOK
=1×10
-2
mq/l
Cədvəl 2-dən göründüyü kimi mühitin
pH-ı artdıqca bütün nümunələrdə sorbsiya
dərəcəsi 60-70%-ə qədər artır. Turş mühitlərdə
(pH≤4)
hidrogelin
tərkibindəki
aktiv
funksional qrupların (>C=O, -OH və -NH-)
protonlaşması baş verir. Həm hidrogelin, həm
də DOK-nin eyni yüklü olması onların
elektrostatik qarşılaşmasını təmin edə bilmir.
Həmçinin aşağı pH-larda hidrogelin şişmə
dərəcəsinin az olması antibiotik molekulunun
hidrogelin daxili məsamələrinə nüfuz etməsinə
maneçilik törədir. Mühitin pH-ı qələviyə doğru
getdikcə hidrogelin səthinin deprotonlaşması
və əksinə olaraq mənfi yüklənməsi müsbət
yüklü DOK molekulunun asanlıqla sorbsiya
olunmasına səbəb olur. Bu zaman sorbsiya
dərəcəsinin artmasına digər tərəfdən qələvi
mühitdə hidrogelin yüksək şişmə formasına
keçməsi də köməklik göstərir.
Eyni zamanda müəyyən olunmuşdur ki,
bütün pH-larda hidrogelin tərkibində tikici
reagentin miqdarı dəyişdikcə sorbsiya dərəcəsi
də dəyişir. Müəyyən olunmuşdur ki, PAT-nun
10% MBAA ilə tikilməsindən alınan hidrogel
pH=8-də DOK-ni maksimum sorbsiya edir. Bu
həmin pH-da həm hidrogelin yüksək şişmə
dərəcəsinə (600%) və götürülən DOK-nin
başlanğıc qatılığının qiyməti ilə əlaqədardır.
Çünki
pH=8-də
istifadə olunan qatılıq
qiymətində sorbsiya tarazlığının yaranması
hidrogelin səthinin həmin qatılıq qiyməti ilə
daha optimal yüklənmə dərəcəsi ilə bilavasitə
bağlıdır. pH=9-dan sonra hidrogelin şişmə
dərəcəsinin artmasına baxmayaraq DOK-nin
sorbsiya dərəcəsi azalır. Bu isə daha çox qələvi
mühitdə antibiotikin səthinin yüksüzləşməsi və
nəticədə hidrofilliyinin azalmasına səbəb olur
[21].
DOK molekulu ilə PAT əsaslı gel
arasında qarşılıqlı kimyəvi əlaqənin tipini
müəyyən etmək məqsədilə həm başlanğıc
maddələrin, həm də komplekslərin quruluşu
İQ spektroskopiya üsulu ilə identifikasiya
olunmuşdur (şəkil 2). DOK molekulu, MBAA
və polimer makromolekulunun quruluşuna
baxsaq tərkibdə aktiv funksional qrupların
miqdarının yetərincə olduğunu görə bilərik:
pH
Sorbsiya dərəcəsi, %
5% MBAA
10% MBAA
15% MBAA
20% MBAA
1
4.26
9.78
6.27
4.52
2
9.34
21.67
14.36
10.27
3
22.41
36.27
29.42
21.76
4
31.64
42.18
36.82
3241
5
43.16
51.76
48.56
42.63
6
65.76
74.62
70.24
54.82
7
73.46
81.74
78.32
70.46
8
84.26
88.24
85.22
79.16
9
78.36
84.36
81.42
72.86
10
60.24
74.42
68.23
62.74
382 S.M.MƏMMƏDOVA və b.
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
Şəkil 2. Tikilmiş PAT və PAT/DOK kompozitinin FTİR spektrləri
Müəyyən olunmuşdur ki, PAT-nun FTİR
spektrində CH
2
=CH-, >C=O, -OH funksional
qruplarına uyğun olan 1430, 1230, 1638 və
3345 sm
-1
tezlikli udulma zolaqları müşahidə
olunur (şəkil 2). Tikici reagentin tərkibində isə
CH
2
=CH-, >CH
2
, >C=O və -NH qruplarına
xarakterik 1645, 1445, 1650 sm
-1
udulma
zolaqları var. Tikilmiş polimerin spektrində
>CH
2
-ə aid udulma zolağının intensivliyinin
azalması və spektrdə -CH
3
qrupuna xarakterik
intensivlik müşahidə olunur. DOK-nin UB
spektrində 290 nm və 450 nm-də iki əsas
CH
2
-CH CH
2
=CH-C-NH-CH
2
-NH-C-CH=CH
2
COOH O O
Poliakril turşusu N,N`-metilen-bis-akrilamid
n
Doksorubisin
POLİAKRIL TURŞUSU ƏSASLI HİDROGELƏ DOKSORUBİSİNİN 383
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
maksimum müşahidə olunur. 485 və 525 nm-
də isə nisbətən iki kiçik udulmalar təyin
olunur.
PAT-DOK
kompleksinin FTİR
spektrində həm polimerə, həm də tikici
reagentə məxsus funksional qrupların udulma
zolaqlarında kimyəvi sürüşmələr baş verir.
Antibiotikin miqdarı hidrogel tərkibində 2%-
dən az olduğuna görə DOK-nə məxsus
funksional qrupları FTİR spektrdə izləmək
olmur. Yalnız PAT və MBAA-ə aid udulma
zolaqlarının kimyəvi sürüşmələrinə görə
absorbsiyada hansı funksional qrupların aktiv
iştirak etdiyini müəyyən etmək olar. Belə ki,
PAT və MBAA-in tərkibindəki >C=O, -OH, -
NH-, -CO-NH qruplarına xarakterik udulma
zolaqlarının 1670, 1428, 1635, 3340 sm
-1
sahəsində kimyəvi sürüşməsi baş verir.
Göstərilmişdir
ki,
kimyəvi
sürüşmələr
arasındakı fərqin az olması DOK-nin sorbsiya
olunaraq PAT ilə kovalent rabitə hesabına
deyil, əsasən hidrogen rabitəsi və elektrostatik
qarşılıqlı təsir qüvvələri hesabına kompleks
əmələ gətirir.
4. NƏTİCƏ
Orta molekul kütləsi 230 kDa PAT-un
5÷20 % (kütlə) nisbətlərində MBAA-lə
ultrabənövşəyi şüa iştirakında tikilməsindən
suda, fizioloji və müxtəlif qatılıqlı qlükoza
məhlullarında şişə bilən hidrogellər sintez
olunmuşdur. Alınmış hidrogellərin quruluşları
fiziki tədqiqat üsulları ilə öyrənilmişdir. Otaq
temperaturunda 24 saat statik şəraitdə DOK-
nin sorbsiya dərəcəsi 88% təşkil edir. Bunları
nəzərə alaraq, qeyd etmək lazımdır ki, PAT
əsaslı
hidrogellərdən
bioloji
aktiv
birləşmələrin immobilizə olunması və uzun
müddətli təsirə malik kompleks birləşmələrin
alınmasında istifadə etmək olar.
REFERENCES
1.
Prashant P.K., Vivek B.R., Deepashree
N.D., Pranav P.P. Hydrogels as a drug
delivery system and applications: a
review. Int. J. Pharm. Pharm. Sci.
2012, no. 4, pp. 1-7.
2.
Peppas N.A., Bures P., Leobandung W.,
Ichikawa H. Hydrogels in pharma-
ceutical formulations. Eur. J. Pharm.
Biopharm. 2000, no. 50. pp. 27-46.
3.
Lutolf M.P. Biomaterials: Spotlight on
hydrogels. Nat.Mater. 2009, № 8, pp.
451–453.
4.
Das N., Bera T. Mukherjee A.
Biomaterial hydrogels for different
biomedical applications. Int. J. Pharm.
Bio. Sci. 2012, no. 3, pp. 586-595.
5.
Oh J.K. Engineering of nanometer-sized
cross-linked hydrogels for biomedical
applications. Can. J. Chem. 2010, no. 3,
pp. 173–184.
6.
Slaughter B.V., Khurshid S.S., Fisher
O.Z., Khademhosseini A., Peppas N.A.
Hydrogels in regenerative medicine.
Adv. Mater. 2009, no. 21, pp. 3307–
3329.
7.
Lin C.C., Anseth K.S. PEG hydrogels
for
the
controlled
release
of
biomolecules in regenerative medicine.
Pharm. Res. 2009, no. 26, pp. 631-643.
8.
Hunt
N.C.,
Grover
L.M.
Cell
encapsulation using biopolymer gels for
regenerative medicine. Biotechnol.
Lett. 2010, no. 32, pp. 733–742.
9.
Ulijn R.V., Bibi N., Jayawarna V. et al.
Bioresponsive hydrogels. Mater. Today.
2007, no. 10, pp. 40–48.
10.
Tapdigov Sh.Z., Mammadova S.M.,
Zeynalov N.A. Spectroscopic Investi-
gated
Interaction
between
Silver
Nanocomposites Based of Poly-N-
Vinylpyrrolidone and Doxorubicin for
Drug Delivering. J. Chemistry &
Chemical Engineering. 2014, no. 8, pp.
800-804.
11.
Yang F., Williams C.G., Wang D., Lee
H., Manson P.N., Elisseeff J. The effect
of incorporating RGD adhesive peptide
in
polyethylene
glycol
diacrylate
hydrogel on osteogenesis of bone
marrow stromal cells . Biomaterials.
2005, no. 26, pp. 5991–5998.
384 S.M.MƏMMƏDOVA və b.
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
12.
Zeynalov
N.A.,
Babayeva
D.T.,
Nasiyyati
E.F.,
Humbatova
S.F.
Copolymerization
of
N-vinylpyrro-
lidone
with
N,N-methylen-bis-
acrylamide:properties and Structure.
American Journal of Polymer Science.
2015, no. 1, pp. 18-23.
13.
Minhas M., Ahmad M., Ali L. and
Sohail M. Synthesis of chemically
cross-linked polyvinyl alcohol-co-poly
(methacrylic acid) hydrogels by copo-
lymerization; a potential graft-poly-
meric carrier for oral delivery of 5-fluo-
rouracil DARU. Journal of Pharma-
ceutical Sciences. 2013, no. 21, pp. 44.
14.
Benamer S., Mahlous M., Boukrif A.,
Mansouri B., Youcef S.L. Synthesis and
characterisation of hydrogels based on
poly(vinyl pyrrolidone). Nucl.Instrum.
Methods Phys. Res. 2006, no. 248, pp.
284-290.
15.
Thomas V., Yallapu M.M., Sreedhar B.,
Bajpai S.K. A versatile strategy to
fabricate hydrogel-silver nanocompo-
sites
and
investigation
of
their
antimicrobial activity. J. Colloid. Inter-
face Sci. 2007, no. 315, pp. 389-395.
16.
Krishna Rao K.S.V., Vijaya Kumar
N.B., Subha M.C.S., Sairam M.,
Aminabhavi T.M. Novel chitosan-based
pH-sensitive interpenetrating network
microgels for the controlled release of
cefadroxil. Carbohydr. Polym. 2006,
no. 66, pp. 333-344.
17.
Imamura E., Sawatani O., Koyanagi H.,
Noishiki Y and Miyata T. Epoxy
Compounds As a New Cross-Linking
Agent for Porcine Aortic Leaflets:
Subcutaneous Implant Studies in Rats.
Journal of Cardiac. Surgery. 1989, no.
4, pp. 50–57.
18.
Denizli B.K., Can H.K., Rzaev Z.M.O.,
Guner A. Preparation conditions and
swelling equilibria of dextran hydrogels
prepared by some crosslinked agents.
Polymer. 2004, no. 19, pp. 6431–6435.
19.
Chung H.J., Go D.H., Bae J.W., Jung
I.K., Lee J.W. and Park K.D. Synthesis
and characterization of Pluronic grafted
chitosan
copolymer
as
a
novel
injectable biomaterial. Current Applied.
Physics. 2005, no. 5, pp. 485–488.
20.
Keith W. G., Jon C., James D.K.,
Andrew R.Z., Susan L.B. Sorption of
the antibiotic ofloxacin to mesoporous
and nonporous alumina and silica.
Journal of Colloid and Interface
Science. 2005, no.283, pp. 160-170.
21.
Chen S., Zhang X.Z., Cheng S.X., Zhuo
R.X., Gu Z.W. Functionalized amphi-
philic hyberbranched polymers for
targeted
drug
delivery.
Biomacro-
molecules. 2008, no. 9, pp. 2578-2585.
22.
Wang Y.Z., He F. and Zhuo R.X.
Synthesis
and
Characterization
of
Amphiphilic
Block
Copolymer
Containing PVP and Poly (5-benzyl-
oxytrimethylene carbonate). Chinese
Chemical Letters. 2006, no. 17, pp.
239-242.
23.
Korshak V.V., Shitilman M.I. Polymers
in
processe
immobilization
and
modification of nature compounds.
Book, Moscow, 1984, p. 260.
24.
Aryal S., Prabaharan M., Pilla S., Gong
S. Biodegradable and biocompatible
multi-arm
star
amphilic
block
copolymer as a carrier for hydrophobic
drug delivery. Int. J. Biol. Macromol.
2009, no. 44, pp. 346-352.
25.
Cuvier C., Roblot T.L., Millot J.M., et
al. Doxorubicin-loaded nanospheres by
pass tumor cell multidrug resistance.
Biochem. Pharmacol. 1992, no.3, pp.
509-517.
26.
Chen J., Ouyang J., Kong J., Zhong W.,
Xing M.M. Photo-cross-linked and pH-
sensitive biodegradable micelles for
doxorubicin delivery. ACS Appl. Mater.
Interfaces. 2013, no. 5, pp. 3108–3117.
27.
Valuev L.I., Valueva T.A., Plate N.A.
Polymer
system
for
controller
separation biological active compounds.
Uspekhi
biologicheskoy
khimii
-
Biological Chemistry Review. 2003,
no.43, pp. 307-328. (In Ruassian).
28.
Missirlis D., Kawamura R., Tirell N.
and
Hubbell
J.A.
Doxorubicin
encapsulation and diffusional release
from
stable,
polymeric,
hydrogel
nanoparticles. European journal of
POLİAKRIL TURŞUSU ƏSASLI HİDROGELƏ DOKSORUBİSİNİN 385
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 4 2016
pharmaceutical sciences. 2006, no. 29,
pp. 120–129.
29.
Pruitt J., Husseini G., Rapoport N.
Stabilization of Pluronic P-105 Micelles
with an Interpenetrating Network of N,
N-diethylacrylamide. Macromolecules.
2000, no. 33, pp. 9306-9309.
30.
Polyakova I.V., Toshevikova A.Yu. et al.
и др. Dynamics of sorption of
antibacterial eromomycin on carboxyl
cationite.
Struktura
i
dinamika
molekulyarnikh system - Structure and
dynamics of molecular systems. 2003,
no. 2, pp. 173-175. (In Russian).
31.
Weenen H., Osterop A.P., Poort S.E.,
Lankelma J. Analysis of doxorubicin,
4'-epidoxorubicin, and their metabolites
by liquid chromatography. J. Pharm.
Sci. 1986, no.12, pp. 1201-1204.
RESEARCH INTO HYDROGEL SWELLING CAPACITY ON THE BASIS OF POLYACRYLIC
ACID AND IMMOBILIZATION OF DOXORUBICIN THEREUPON
S.M.Mammadova, Sh.Z.Tapdigov, S.F.Humbatova, S.F.Safaraliyeva, M.Kh.Hasanova, N.A.Zeynalov
M.Nagiyev Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry
113, H.Cavid ave., AZ 1143, Baku, Azerbaijan, e-mail: Samira_m@mail.ru
The paper deals with synthesis of polymer carrier which is able to include and controlledly release
biologically active substances. Cross-linked polymers on the basis of polyacrylic acid with average
molecular mass of 230 kDa sown together by N, N-methylene-bis-acrylamide in the ratio 5, 10, 15 and
20% (by mass) in the presence of ultraviolet rays. Also, authors examined a degree of their swelling in
sugar solution of varied concentration and physiological solutions (0.9% NaCl). Absorption of the
obtained hydrogel and doxorubicin hydrochloride from water environment has been studied. It found that
the synthesized hydrogel has high sorption ability. The results of the research matter most for the
development of nanopolymer-based functional systems for a new class of nano-materials to deliver
theraupetic and diagnostic molecules into cancer tumors.
Keywords: polyacrylic acid, methylene-bis-acrylamide, doxorubicin, cross-linking, hydrogel, swelling
degree, sorption degree
ИССЛЕДОВАНИЕ НАБУХАЕМОСТИ ГИДРОГЕЛЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И
ИММОБИЛИЗАЦИИ НА НЕМ ДОКСОРУБИЦИНА
С.М.Мамедова, Ш.З.Тапдыгов, С.Ф.Гумбатова, С.Ф.Сафаралиева,
М.X.Гасанова, Н.А.Зейналов
Институт Катализа и Неорганической Химии имени акад. М.Нагиева НАНА
АZ 1143 Баку, пр.Г.Джавида, 113, e-mail:
Samira_m@mail.ru
Данная работа посвящена синтезу полимерного носителя, который способен включать и контрольно
высвобождать биологически активные вещества. Синтезированы сетчатые полимеры на основе
полиакриловой кислоты со средней молекулярной массой 230 kDa, сшитые N,N’-метилен-бис-акриламидом в
соотношении 5, 10, 15 и 20% (массовых) в присутствии ультрафиолетовых лучей. А также изучена
степень набухаемости их в растворах сахара разной концентрации и физрастворе (0.9% NaCl). Изучена
адсорбция полученного гидрогеля и гидрохлорида доксорубицина из водной среды. Установлено, что
синтезированный гидрогель обладает высокой сорбционной способностью. Результаты этого
исследования имеют принципиальное значение для развития нового класса наноматериалов и создают
основу для разработки функциональных систем на основе нанополимеров для направленной доставки
терапевтических и диагностических молекул в раковые опухоли.
Ключевые слова: полиакриловая кислота, метилен-бис-акриламид, доксорубицин, сшивание, гидрогель,
степень набухаемости, степень сорбции.
Redaksiyaya daxil olub 27.06.2016.
Dostları ilə paylaş: |