Recently, there is an increasing effort for developing controlled drug delivery systems to increase drug efficacy and minimize the harmful effects of drugs. Controlled drug delivery systems (CDDs) are able to deliver therapeutic agents within predetermined time-periods and dose. Stimuli responsive polymers and their hydrogels, generally called as smart materials, have been the subject of the studies for developing controlled drug delivery systems. The smart hydrogels are prepared by chemically or physically crosslinking of water-soluble stimuli responsive polymers, which are sensitive to changes in environmental conditions such as temperature, pH, electrical conductivity etc. PNIPA is a well-known temperature responsive synthetic polymer, which has a lover critical solution temperature (LCST) nearly at 32oC. PNIPA based hydrogels have an important potential in the preparation of CDDs since pNIPA has a VPTT close to body temperature. The major disadvantage of pNIPA hydrogels is that it is not biodegradable and generally crosslinked with bis-acrylamide (BAAM) which is relatively toxic and may cause possible local inflammation on use. In this study, to eliminate this drawback in some extent, (1,3)-(1,6) β-glucan was methacrylated and then used as a biodegradable and bio-compatible crosslinker to prepare β-glucan-pNIPA based temperature responsive hydrogels. For this purpose, the molecular weight of β-glucan was reduced to increase the solubility in water and then carboxmethylated. Methacrylated β-glucan was synthesized by the reaction of carboxymethylated β-glucan (CM-β-glucan) with methacrylic anhydrid. Reaction products were characterized using Fourrier-transform infrared spectroscopy (FTIR), 1H and 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR and 13C-NMR). The hydrogels were prepared at four different β-glucan/pNIPA ratios and they were loaded with 5-ASA as drug. 5-ASA loading capacity and swelling behavior of the hydrogels in PBS (pH 7.4) were determined at four temperatures (25, 30, 35 and 40 oC), which are below and over the volume phase temperatures (VPTT) of pNIPA. For all the compositions, the maximum drug loading capacity was determined at 25oC. The VPTT of hydrogels was sensitively determined using derivative differential scanning calorimetry (DDSC), which increased from 32.8oC to 35.5 oC, approaching to body temperature with increasing β-glucan in the hydrogel formulations. The thermal stability of the hydrogels was determined using thermogravimetric analysis (TGA), which increased with the amount of β-glucan. The 5-ASA release from the hydrogels was monitored using UV-VIS spectrophotometer at 37 °C. It was notable that, the swelling and release behaviors of the hydrogels significantly changed depending on the hydrogel compositions and temperature.

Günümüzde, ilaç etkinliği arttırmak, ilacın verebileceği zararlı etkileri minimize edebilmek adına, ilaç salınım sistemleri artan bir ilgi çalışmalar yapılmaktadır. Kontrollü ilaç salınım sistemleri önceden belirlenen süreler içerisinde ilaç salınımları yapabilmektedirler. Uyarıcı polimerler ve bunların hidrojelleri, genellikle akıllı malzemeler olarak adlandırılır ve kontrollü ilaç dağıtım sistemleri geliştirmeye yönelik çalışmaların konusu olmuştur. Akıllı hidrojeller suda çözünen, sıcaklık, pH, elektrik iletkenliği gibi çevresel değişikliklere duyarlı olan polimerlerin kimyasal ve fiziksel çapraz bağlanmasıyla hazırlanırlar. PNIPA, yaklaşık 32 oC'de düşük kritik çözelti sıcaklığına (LCST) sahip, iyi bilinen sıcaklığa duyarlı bir sentetik polimerdir. PNIPA bazlı hidrojellerin, vücut sıcaklığına yakın bir VPTT'ye sahip olması nedeniyle, kontrollü ülaç salınım sistemlerinin hazırlanmasında önemli bir potansiyele sahiptir. PNIPA hidrojellerinin en büyük dezavantajı, biyolojik olarak bozunabilir olmaması ve nispeten toksik olan bis-akrilamid (BAAM) ile çapraz bağlanması ve kullanımında muhtemel lokal inflamasyona neden olabilmesidir. Bu çalışmada, bu dezavantajı bir dereceye kadar ortadan kaldırmak için, (1,3) - (1,6) β-glukan karboksimetillendi ve sonra β-glukan-pNIPA esaslı sıcaklık duyarlı hidrojelleri hazırlamak için biyobozunur ve biyouyumlu bir çapraz bağlayıcı olarak kullanılmıştır. Bu amaçla, suda daha fazla çözünürlüğü elde etmek için, β-glukanın moleküler ağırlığı azaltıldı ve sonra karboksimetillendi. Metakrilatlı β-glukan, karboksimetillenmiş β-glukanın (CM-β-glukan) metakrılasyonu ile sentezlendi. Reaksiyon ürünleri Fourrier-transform infrared spektroskopi (FTIR), 1H ve 13C nükleer manyetik rezonans spektroskopi (NMR) ile karakterize edildi. Hidrojeller, dört farklı β-glukan / pNIPA oranlarında hazırlandı ve ilaç olarak 5-ASA ile yüklendi. PBS içerisindeki (pH 7.4) hidrojellerin 5-ASA yükleme kapasitesi ve şişme davranışı, hacim faz sıcaklıklarının (VPTT) altındaki ve üzerinde olmak üzere dört sıcaklıkta (25, 30, 35 ve 40 oC) belirlendi. Bütün komposizyonlardaki ilaç yükleme kapasitesi 25 oC'de gözlendi. Hidrojellerin 32.8 °C'den 35.5 °C'ye yükselen VPTT değeri, türev diferansiyel tarama kalorimetresi (DDSC) ile belirlendi ve hidrojeller içerisindeki artan β-glukan ile vücut sıcaklığına yaklaştı. Termal kararlılık, termogravimetrik analiz (TGA) ile belirlendi. Termal kararlılık, hidrojellerde β-glukanın miktarı ile birlikte artmıştır. Hidrojellerin 5-ASA salımı UV-VIS spektroskopisi ile 37 ° C' de izlenmiştir. Şişme ve bırakma davranışlarının, hidrojel bileşimine ve sıcaklık değişikliklerine bağlı olarak önemli ölçüde değiştiği gözlenmiştir.