Siklodekstrinlerin Özellikler

β-Siklodekstrin en ucuz, kullanışlı ve en çok elde edilen türevidir (Helena 2006).

OH O CH₂OH n OH O

Çizelge 1.11. Siklodekstrinlerin özellikleri Siklodekstrinin

özellikleri

α-siklodekstrin β-siklodekstrin γ-siklodekstrin

Halkadaki glukopiranoz sayısı 6 7 8 Moleküler ağırlık (g/mol ) 972 1135 1297 25oC’deki sudaki çözünürlük 14.5 1.85 23.2 Dış çapı (A˚) 14.6 15.4 17.5

Boşluk çapı (A˚) 4.7-5.3 6.0-6.5 7.5-8.3

Kafes uzunluğu (A˚)

7.9 7.9 7.9

Boşluk hacmi (A3) 174 262 427

β-Siklodekstrinler hidrofilik dış yüzeyi ve merkezde bir hidrofob boşluğu olan bir koni yapısındadır. Siklodekstrin konisinin yüksekliği her üç tiptede de aynı olmasına rağmen glikoz birimlerinin sayısı iç boşluk çapını ve hacmini belirler. α- siklodekstrin genellikle düşük molekül ağırlıklı moleküller ile veya alifatik düz zincirli moleküller ile kompleks yapabilir. Siklodekstrinlerin primer hidroksil grubu sepetin dar yanına yerleşmiştir. Halbuki sekonder glukopiranozun hidroksil grubu sepetin daha geniş kısmına yerleşmiştir. Polar hidrofilik dış kabuğu ve hidrofobik boşluğu yüzünden uygun hidrofobik moleküllerle konak-konuk (host-guest) tipi kompleksler yapabilirler. β-siklodekstrinler heterosiklik ve aromatik bileşikler ile kompleks yapabilir. γ-siklodekstrinler ise makrosiklik ve steroidler gibi daha büyük molekülleri ile kompleksleşebilir (Szejtli 1988) .

Siklodekstrinler toksik değillerdir, maliyetleri düşük, kompleks oluşturma kapasiteleri yüksek, bazı spesifik uygulamalar için çok uygun bileşiklerdir. Yüksek saflıkta elde edilebilirler, farmakolojik reaksiyonlarda inerttirler. Biyolojik olarak kolay parçalanırlar, kullanılan cihazlarda da kirlilik yaratmazlar.

Moleküler kompleks oluşturma, kozmetik ve bakım maddelerinin hazırlanmasında (Buschmann ve Schollmeyer 2002; Hara ve ark., 2002), tekstil endüstrisinde (Szejtli 2003; Buschmann 2001) ve farmokolojide kullanılmaktadırlar. (Del Valle, 2004; Szejtli, 1998; Hedges, 1998; Singh, 2002).

Siklodekstrinlerin en önemli özelliği, çok geniş çapta katı, sıvı, gaz molekülleri ile (host-guest tipi) moleküler kompleksler yapmaktır (Şekil 1.11). Uygun bir molekül siklodekstirinin molekül boşluğuna tutunarak suda çözünen kompleksler elde edilebilir (Szejtli 1982; Crini, 2003; Lee ve ark.;1999; Bhaskar ve ark., 2004; Yu ve ark., 2003; Gaffar ve ark., 2004 ).

C O OH O O OH

+

ß-siklodekstrin Aspirin Aspirin ß-siklodekstrin

Kompleksi

Şekil 1.11. Siklodekstrinin ile aspirin moleküler kompleksi (Frömming ve Szejtli,

1994)

Kompleks oluşum süresi boyunca kovalent bağlar kırılmaz veya oluşmazlar. Kompleks oluşumunun ana gücü boşluktaki su moleküllerinin çıkarılmasıdır. Böylece daha apolar moleküllerin geçmesi ve apolar apolar etkileşmesinin sağlanmasıyla daha kararlı bir yapı meydana gelir.

Siklodekstrinin polar hidrofilik dış yüzeyi ve hidrofobik boşluğu sayesinde uygun hidrofobik moleküllerle, moleküler (host-guest) kompleksler oluşturabilirler. Ritter ve Tabatabai (2002), siklodekstrin ile toluenin sulu çözeltide moleküler

kompleksini hazırlamışlardır. Böyle komplekslerin guest moleküllerin çözünürlüğünü ve aktifliğini artırdığını bulmuşlardır.

Siklodekstrinlerle kompleks yapan molekül türü oldukça fazladır. Bunlar düz veya dallanmış zincirli alifatikler, aldehitler, ketonlar, alkoller, organik asitler, yağ asitleri, aromatikler, gazlar ve polar bileşikler, örneğin halojenler, oksiasitler ve aminlerdir. Bundan dolayı siklodekstrinlerin kullanım alanı oldukça genişletilebilir. Fonksiyonlandırılmış siklodekstrinler enzim mimik gibi çalışmalarda sıkça kullanılır. Çünkü eklenen fonksiyonel gruplar molekülü tanımada yardımcı olurlar.

Siklodekstrinin bir molekül ile kompleks yapması iki anahtar faktöre bağlıdır.  Sterik engel, burada kompleksleşen molekülün siklodekstrinin boşluk büyüklüğüne uyumluluğu önemlidir. Eğer bu molekül uygun büyüklükte değilse siklodekstrin ile kompleks yapamaz.

 Farklı bileşen sistemler (siklodekstrin, konuk (guest), çözücü) arasındaki termodinamik etkileşimdir. Siklodekstrin guest molekülüyle kompleks yapması için bir enerji gerektiğini açıklar.

Liu ve Guo (2002), siklodekstrinin moleküler kompleks yapmasını etkileyen faktörleri incelemiştir. Bunlar elektrostatik etkileşim, Van der Walls etkileşimi, hidrofobik etkileşim, hidrojen bağı ve yük transfer etkileşimidir. Junco ve ark., (2002), Naproxen adlı ilacın çözünürlüğünü β-siklodekstrinle kompleks yaparak artırmışlardır.

1.6. Sporopollenin

Sporopollenin doğal bir madde olup dış etkilere karşı büyük bir dirence sahiptir. Sporopolleninler, spor kaynaklarının dış kısmında kalan zarar görmemiş hücre zarlarında olduğu gibi 500 milyon yıldan beri eskimiş tortular ve kayalar üzerinde yaşayan canlılardan meydana gelen fiziksel ve kimyasal kararlılığa sahip maddelerdir. Bu canlıların selülozdan meydana gelen intine ismi verilen iç katmanları boşalmıştır (Pehlivan 2001).

Sporopollenin doğal olarak bitki duvarlarında bulunmaktadır. Spor duvarları hücrenin iç kısımlarını çevreleyen iç içe geçmiş iki ana duvardan oluşmuştur. Hücrenin iç duvarları selülözden oluşan protein polisakkaritlerden meydana gelmiştir. Daha dıştaki duvarlar ise exine adı verilen sporopollenini oluşturan maddelerdir (Pehlivan 2001). Sporopolleninin belli bir özelliği spor büyüklüğünün tanecikten taneciğe değişmemesidir. Lycopodium clavatum sporları 25 mikronluk bir çapa sahip olup düzgün bir yapıdadır (Pehlivan, 1991).

Sporopollenin polen veya sporların organik çözücüler, alkali ve %80 sıcak fosforik asit içeren kuvvetli asitlerle bir hafta boyunca etkileştirmek suretiyle bitki intinelerinden çıkarılabilir. Bu işlemden sonra orijinal sporların değişmeden kalan dış yapıları Lycopodium clavatum sporlarıdır (Şekil 1.12, Barrier ve ark., 2010).

Yapılan çalışmalarda sporopollenin karotenoitlerin oksidatif polimerizasyonunun enzimatik olarak kontrol edilmesiyle üretildiğini ve aromatik çapraz bağlı kararlı bir yapıya sahip olduğu tespit edilmiştir. Sporopollenin hidrojen, oksijen ve karbon içeren bir madde olup organik ve sulu çözücüler içerisinde şişmeyen organik bir maddedir. C90H144O27 şeklinde bir stokiyometriye sahiptir.

Sporopollenin üzerinde John (1814) ve Braconot (1829) yıllarında çalışmalarda bulunmuşlar ve hücre duvarı bileşenlerinin kimyasal reaktiflere karşı dirençleri konularını incelenmiştir. 1928 yıllarında Zetzsche bitki duvarlarını oluşturan Lycopodium clavatum sporları üzerinde çalışmış ve sporopolleninin polen ve hücre duvarlarında mevcut olan kimyasal maddelerden meydana geldiğini açıklamıştır. Daha sonraları Brooks 1971 yılında sporopollenin çok yüksek bir dirence sahip kimyasal madde olduğunu ve spor duvarlarını teşkil eden exosproim içerisinde olduğunu ileri sürmüştür (Pehlivan 1991)

Şekil 1.12. Konfokal mikroskopu ile enkapsülasyon prosesinin şekli

Sporopolleninin belli özelliği spor büyüklüğünün tanecikten taneciğe değişmemesidir. Sporopollenin kimyasal parçalanmalara karşı koruyucu özelliğe sahiptir.

Sporopollenin kullanım avantajları:

1. Elde Edilebilirliği: Tabii olarak bitkilerde mevcut olmasından dolayı kolayca elde edilebilir ve pahalı değildir.

2. Kimyasal Kararlılığı: Sporopollenin büyük bir kimyasal kararlılığa sahip olup, çeşitli çözücülerle denendiğinde bir çözünme görülmemiştir.

3. Fiziksel ve Isı Yönünden Kararlılığı: Sporopollenin fiziksel ve ısı yönünden kararlılığa sahip olan büyük molekül ağırlıklı çapraz bağlarla bağlı tabii bir polimerdir.

4. Tanecik Büyüklüğü: Sporopollenin 25 mikron çapında sabit çok ince tanecikli homojen bir yapıya sahiptir. Bu sabit mesh büyüklüğü sporopolleninin önemini artırır.