▼ Z inkorporacijo metiltrimetoksisilana (MTMS) in trimetiletoksisilana (TMES) v standardno sol-gel sintezo smo pripravili monolitne aerogele SiO2 z različno stopnjo hidrofobnosti. Odlične lastnosti aerogelov, dobljene s sol-gel sintezo, smo ohranili s sušenjem s superkritičnim CO2. Stopnjo hidrofobnosti aerogelov smo določili s pomočjo merjenja kontaktnega kota () med kapljico vode in površino aerogela. Karakterizacijo aerogelov smo izvedli tudi z infrardečo spektroskopijo s Fourier-evo transformacijo (FTIR), diferencialno dinamično kalorimetrijo (DSC) in termogravimetrično analizo (TGA), sorpcijo N2 ter vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Tako smo opazovali vpliv modifikacije na lastnosti SiO2 aerogelov. Te modificirane aerogele je možno nadalje uporabiti v adsorpcijskih procesih in so dobra alternativa konvencionalnim adsorbentom, kot sta aktivno oglje (AC) in silika gel (SG). Super hidrofobna aerogela smo nadalje uporabili za odstranjevanje različnih toksičnih organskih spojin (toluen, benzen, klorobenzen, etilbenzen, ksilen, kloroform, 1,2-dikloroetan in trikloroetilen) iz vode. Adsorpcijske izoterme smo določili s pomočjo konvencionalne šaržne ekvilibracijske metode. Na podlagi rezultatov meritev adsorpcijske kapacitete lahko trdimo, da so takšni modificirani hidrofobni SiO2 aerogeli odlični adsorbenti in v primerjavi z granuliranim aktivnim ogljem (GAC) izkazujejo kapacitete, ki so 15 do 400-krat večje v primeru vseh testiranih organskih topil. Adsorpcijske lastnosti aerogelov so stabilne tudi po dvajsetih ciklih adsorpcije/desorpcije. Nadalje smo uporabili SiO2 aerogele različne stopnje hidrofobnosti za odstranjevanje in povrnitev hlapov organskih topil (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. Adsorpcijsko kapaciteto različnih aerogelov smo določili z uporabo mini-kolone. Kontinuirane meritve adsorpcije nam kažejo, da so SiO2 aerogeli odlični adsorbenti hlapov BTEX (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. V primerjavi z najbolj uporabljanimi adsorbenti, kot sta AC in SG, aerogeli izkazujejo kapacitete, ki zelo presegajo kapacitete obeh konvencionalnih adsorbentov. Z večanjem stopnje hidrofobnosti aerogeli postanejo manj učinkoviti, vendar je njihova prednost ta, da ne vežejo zračne vlage iz zraka. Izvedli smo tudi modifikacijo površine SiO2 aerogelov z amino (-NH2) ali merkapto (-SH) funkcionalnimi skupinami. V običajni sol-gel sintezi smo uporabili različne ko-prekurzorje, ki v svoji strukturi vsebujejo želeno funkcionalno skupino. Alkogele smo posušili z ekstrakcijo topila s superkritičnim (SC) CO2. Modificirane aerogele smo analizirali z uporabo FTIR-a, DSC/TGA-ja, sorpcijo N2 ter SEM-a ter tako preverili učinkovitost modifikacije ter vpliv le-te na lastnosti aerogelov. Za merkapto modificirane aerogele smo ugotovili, da so dobri adsorbenti Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode. Sposobnost odstranjevanja Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode teh aerogelov smo določili s šaržnimi adsorpcijskimi testi pri ravnotežnih pogojih. Aerogelni adsorbent z merkapto funkcionalnimi skupinami izkazuje velik… Advisors/Committee Members: Novak, Zoran.

▼ 

V sklopu magistrskega dela Raziskave afinitete zeolitov za pare različnih topil smo preučevali adsorpcijo različnih organskih topil na različne tipe zeolitov. Poizkuse smo izvedli tako, da smo zeolit natehtali v petrijevko in ga položili v eksikator, kamor smo na dno nalili izbrano topilo. Tako smo zeolit izpostavili hlapom izbranega topila. Količino adsorbiranega topila smo določali gravimetrično. Določili smo maksimalno količino adsorbiranega topila za posamezen zeolit ter časovni potek adsorpcije in rezultate predstavili v grafični obliki. Testirali smo adsorpcijo acetona, toluena in etanola na različne zeolite tipa 13X, 4A in ZSM-5. Naredili smo primerjavo adsorpcije 96 % etanola in 100 % etanola. Rezultati kažejo, da hidrofobni zeoliti tipa ZSM-5 bolje adsorbirajo 100 % etanol, hidrofilni zeoliti tipa 13X in 4A pa 96 % etanol. Nastale so tudi razlike znotraj posameznega tipa zeolitov, za kar smo podali možne razlage. Opravili smo tudi termogravimetrične analize posameznih vzorcev z adsorbiranim acetonom in ugotovili, da desorbirana količina acetona ni bila za vse vzorce enaka količini adsorbiranega acetona. Sklepamo lahko, da so hidrofilni vzorci med pripravo na termogravimetrično analizo dodatno vezali vlago iz zraka.

In the Master’s thesis with the title Research of zeolite affinity for vapours of different solvents we studied the adsorption of various organic solvents on different types of zeolites. The zeolites were put on a Petri dish and in a desiccator. We pored the chosen solvent on the bottom and exposed the zeolites to vapours of the solvent. The amount of the adsorbed solvent was determined gravimetrically. We determined the maximum amount of adsorbed solvent for each zeolite and each solvent. The time course of the adsorption process is presented in a graphical form. We tested the adsorption of acetone, toluene and ethanol in a variety of 13X, 4A and ZSM-5 type of zeolites. A comparison was made for adsorption of 96 % ethanol and 100 % ethanol. The results show that the hydrophobic ZSM-5 type zeolites adsorbed the 100 % ethanol better, and that the hydrophilic 13X and 4A type zeolites adsorbed the 96 % ethanol better. There were also differences within each type of zeolites for which we gave a possible explanation. We also made a thermogravimetric analysis of individual samples with adsorbed acetone and found that the desorbed amount of acetone was not equal to the adsorbed amount of acetone for all samples. We can conclude that the hydrophilic zeolites additionally bounded moisture from air during the preparation of the samples for thermogravimetric analysis.

Advisors/Committee Members: Novak, Zoran.

▼ 

V doktorski dizertaciji smo raziskovali uporabo ogljikovega dioksida pri visokih tlakih za impregnacijo maščobo-topnih vitaminov. Za impregnacijo smo izbrali vitamina K3 in D3. Predvsem vitamin D3 je izjemno občutljiva substanca, zato zahteva izjemno pozornost. Za impregnacijo obeh vitaminov smo uporabili polisaharidne arogele. Aerogeli so porozni materiali z izjemnimi lastnostmi. Zaradi visokih poroznosti imajo velike specifične površine in nizke gostote. Če te lastnosti združimo še z biokomatibilnostjo ter biorazgradljivostjo polisaharidov, dobimo idealne materiale za farmacevtske aplikacije. Cilj doktorske dizertacije je bil impregnacija vitaminov v polisaharidne aerogele, da bi jih s tem dodatno zaščitili ter tako povišali njihovo stabilnost. Delo je razdeljeno v dva večja dela. V prvem delu smo uporabili superkritični ogljikov dioksid za impregnacijo vitamina K3 in vitamina D3. Vitamin K3 smo uporabili kot modelno substanco, naš glavni cilj pa je bil impregnacija vitamina D3. Raziskali smo termodinamske in kinetične lastnosti obeh vitaminov. Dobljene vrednosti smo razložili z uporabo že razvitih kinetičnih modelov. V prvem delu dizertacije smo določili tudi strukturne lastnosti vzorcev ter preverili sproščanje vitamina in vitro. V drugem delu doktorske dizertacije smo preiskovali impregnacijo vitamina D3 z ogljikovim dioksidom. Tokrat smo uporabili ogljikov dioksid pri različnih pogojih, od superkritičnega do tekočega ogljikovega dioksida. Preiskovali smo kinetično obnašanje pri različnih pogojih ter določili stopnjo degradacije vitamina glede na izbrane pogoje. Z različnimi karakterizacijskimi metodami smo določil vpliv tako superkritičnega kot tekočega ogljikovega dioksida na končne strukturne lastnosti aerogelov. V tem delu dizertacije smo prav tako izvedli sproščanje vitamina D3 in vitro, izvedli pa smo tudi stabilnostno študijo za potrditev povišane stabilnosti vitamina D3 ob impregnaciji v aerogele.

This doctoral dissertation examines utilization of carbon dioxide as solvent for high pressure impregnation of fat-soluble vitamins, in particular vitamin K3 and vitamin D3. Chosen vitamins, especially vitamin D3, are handling challenging since they are highly sensitive substances. Polysaccharide alginate aerogels were used as vitamins’ carriers. Aerogels are airy materials with outstanding properties such as high porosity, high specific surface area and low density. Combined with the biocompatible and biodegradable polysaccharides, they fulfil pharmaceutical demands for ideal candidates. General idea of this dissertation was to achieve protection and prolonged stability of sensitive vitamins against environments by impregnating them into polysaccharide aerogels. The work is divided in main two parts. In the first part, carbon dioxide was used in its supercritical state. The impregnation experiments were conducted with both vitamin K3 and vitamin D3. Vitamin K3 had the role of a model substance while the main focus was on vitamin D3, as an active substance. The thermodynamic and kinetic behaviour of both…

Advisors/Committee Members: Novak, Zoran.

▼ 

Analiza vsebnosti sorodnih substanc je nujna v fazi razvoja in proizvodnje zdravila. Pri evropski farmakopejski HPLC - metodi (Ph.Eur.) za določanje sorodnih substanc prednisolona se v praksi pogosto pojavlja težava z doseganjem kriterija za ustreznost sistema. Težava se pojavlja pri slabi ločbi prednisolona in njegove sorodne substance hidrokortizona (nečistota A), ki sta si strukturno zelo podobna. Ph.Eur. HPLC metoda za določanje sorodnih substanc prednisolona je bila razvita na kromatografski koloni Venusil AQ C18, 150 mm x 4,6 mm, 3 m delci, ki smo jo testirali kot izhodišče naše nadaljne optimizacije. V nadaljevanju magistrskega dela smo poskušali optimizirati Ph.Eur. metodo na kolonah s stacionarno fazo C18 drugega proizvajalca v okviru dovoljenih odstopanj od Ph.Eur., in nato poskušali razviti in predlagati novo metodo. V magistrskem delu so doseženi vsi predhodno zastavljeni cilji. Prikazana je optimizirana metoda v okviru dovoljenih odstopanj od Ph.Eur. s katero smo na koloni Gemini C18, 150 mm x 4,6 mm, 3μm delci dosegli kriterij za ustreznost sistema - razmerje vrh/dolina Hp/Hv = 10,5. Z optimizirano metodo dosežemo precej izboljšan rezultat v primerjavi z referenčnim kromatogramom Ph.Eur. metode na koloni Venusil AQ C18, 150 mm x 4,6 mm, 3 m delci, kjer je doseženo razmerje Hp/Hv = 7,0. V magistrskem delu je predstavljena tudi nova razvita metoda s katero smo dosegli zelo dobro ločbo sorodnih substanc in ločitev prednisolona in nečistote A skoraj na bazni liniji (Hp/Hv = 21,0).

An analysis of related substances is necessary in the development and production phase of the drug. In practice, in the implementation of Ph.Eur. HPLC method for the determination of related substances of prednisolone, we often encounter a problem with achieving a system suitability criteria. The problem is with the separation of the peaks prednisolone and its related substance hydrocortosone (impurity A), which are structurally very similar. Ph.Eur. HPLC method for the determination of related substances of prednisolone was developed on the chromatography column Venusil AQ C18, 150 mm x 4.6 mm, 3 μm particles, which we tested as the starting point for our further optimization. In the continuation of the master's thesis we tried to optimize Ph.Eur. method on columns with the C18 stationary phase of the other manufacturers within the allowable adjustments to European pharmacopeia methods., and then tried to develop a new method. All previously determined goals in the master's thesis have been achieved. In the master's paper is presented an optimized method (within the allowable adjustments to European pharmacopeia methods) on the column Gemini C18, 150 mm x 4.6 mm, 3 μm particles, with which we reached the criteria for the system suitability, the ratio peak/valley – Hp/Hv = 10,5. With the optimized method, we achieve a significantly improved result compared to the reference chromatogram obtained with the Ph.Eur. method on the column Venusil AQ C18, 150 mm x 4.6 mm, 3 μm particles, where the Hp/Hv ratio is 7,0. In the master's…

Advisors/Committee Members: Novak, Zoran.

▼ Veliko število polimerov danes v farmaciji uporabljajo za sintezo nosilcev aktivnih substanc. Ti polimeri morajo biti kemijsko stabilni, zanesljivi, z veliko specifično površino, primerno kemijsko strukturo površine in poroznostjo, zagotovili pa naj bi tudi nizke stroške procesiranja. Obetavni kandidati za takšno uporabo so naravni polisaharidi kot alginat, guar, ksantan, agar in citozan. V naših raziskavah smo za pripravo biorazgradljivih organskih aerogelov uporabili alginate. Alginati so varni, stabilni, netoksični in iz pridobljenih obnovljivih virov. Podobni so izvencelični matrici z veliko kemijsko prilagodljivostjo, imajo dobro biološko delovanje, njihova razgradnja pa je vodena encimsko ali celično. V vodnih raztopinah in stiku z divalentnimi kationi kot so Sr2+, Ca2+ in Ba2+ so podvrženi reverzibilnemu geliranju in nastanku ionskih vezi. Namen naše raziskave je bil sintetizirati stabilne biorazgradljive aerogele ter jih uporabiti kot nosilce aktivnih substanc nikotinske kisline in teofilina z namenom kontroliranega sproščanja iz končne formulacije. Za sol-gel sintezo alginatnih hidrogelov smo uporabili dve temeljni metodi ionskega zamreženja: difuzijsko metodo in notranjo vgrajevalno metodo. V primeru prve metode pride do zamreženja z difuzijo ionov iz raztopine v alginatno raztopino in dobimo gel v obliki sferičnih zrn. Prav tako smo okoli sferičnega jedra sintetizirali alginatne membrane zaradi možnosti bolj kontroliranega sproščanja. Pri notranji vgrajevalni metodi se kationi s pomočjo spreminjanja pH sproščajo kontrolirano iz inertnega vira kationov znotraj alginatne raztopine. Po tej metodi dobimo monolitni gel. Po pripravi hidrogela smo z uporabo 100% etanola izmenjali vodo ter dobili alkogel. Etanol smo kasneje odstranili s superkritičnim sušenjem s CO2 (100 bar, 40°C) in dobili aerogel, ki smo ga uporabili kot nosilec aktivnih substanc, dodanih med samo sol-gel sintezo. Alginatne sferične in monolitne aerogele smo analizirali z uporabo DSC, SEM-a ter porozimetrije. Proučevali smo vpliv koncentracije in viskoznosti alginata v začetni raztopini in vpliv uporabljene sintezne metode na sproščanje nikotinske kisline ter teofilina kot modelnih substanc. Izkazalo se je, da z višanjem začetne koncentracije in viskoznosti alginatne raztopine dobimo bolj zamrežene aerogele z večjo mehansko močjo. Prav tako je uporaba sinteze z notranjo vgrajevalno metodo med sproščanjem modelne substance le to uspešneje zadržala v aerogelu in s tem upočasnila sproščanje. Proučevali smo tudi vpliv sproščanja aktivnih substanc iz multi-membranskih sferičnih nosilcev v odvisnosti od koncentracije alginata v vodni raztopini ter koncentracije soli CaCl2 in BaCl2. Ker je alginat anionski polisaharid, smo glede na literaturo pričakovali, da ima končni alginatni aerogel afiniteto do vezave in počasnejšega sproščanja ionskih aktivnih substanc. Rezultati so pokazali, da v primeru ionske substance nikotinske kisline z zamreženjem alginata s Ca ioni in večanjem števila membran okoli sferičnega jedra dosežemo kontrolirano sproščanje,… Advisors/Committee Members: Novak, Zoran.