Doktori munkám során kidolgoztunk egy új szintézisutat különböző zselatintartalmú szilika-zselatin hibrid aerogélek előállítására. Két eltérő funkcionalizálási technika felhasználásával módosítottuk a gélváz felszínét. Különböző vizsgálati módszerekkel meghatároztuk az aerogélek összetételét és a felületi módosítás hatását a kialakuló aerogélek szerkezetére. Három, vízben rosszul oldódó hatóanyag szuperkritikus szén-dioxidból történő adszorpciójával demonstráltuk, hogy a szilika-zselatin hibrid aerogélek alkalmasak lehetnek gyógyszerhordozóként történő felhasználásra. Az előzetes batch kioldódás vizsgálatok bizonyították, hogy hidrofil, illetve hidrofób mátrix alkalmazásával rendre azonnali, illetve lassú hatóanyag-leadás érhető el. A gyors hatóanyag-leadás vizsgálata érdekében kifejlesztettünk egy új, gyors, on-line kioldódás vizsgáló módszert. Bizonyítottuk, hogy a módszer alkalmas kis mintamennyiség esetén is olyan görbék reprodukálható regisztrálására, amelyeken nagyhatékonyságú görbealak analízis végezhető. Nem konvencionális NMR módszerekkel vizsgáltuk a hibrid gélváz viselkedését különböző folyadékokban. A kapott szerkezetvizsgálati és hatóanyag-leadási eredményeket összegezve javaslatot tettünk a kioldódás mechanizmusára. Megmutattuk, hogy kis zselatin tartalmú aerogélek esetén a hatóanyag-leadást a mátrix degradációja, valamint hidratációja vezérli. A hibrid gélvázról a víz az erős hidratáció miatt leszorítja az adszorbeálódott hatóanyagot, amely a normál szilika aerogélek esetén tapasztaltnál tízszer gyorsabb leadáshoz vezet. A zselatintartalom növelésével az aerogél váz vízben egyre inkább hidrogélként viselkedik, így magasabb zselatintartalom esetén a kioldódást a hatóanyag molekulák hidrogélen keresztül történő gátolt diffúziója irányítja.

During my research we developed a new synthetic method to produce silica-gelatin hybrid aerogels for the first time. With two modification strategies we functionalized the surface of the hybrid matrices. With the thorough characterization of the hybrid porous materials we determined the composition of the aerogels and also studied the effect of composition and surface modification on their porosity. Impregnating them with three low water soluble drugs in supercritical carbon dioxide we proved the feasibility of pharmaceutical application. The preliminary batch release tests confirmed that both enhanced and retarded drug release is achievable with the use of hydrophilic and hydrophobic matrices, respectively. We developed a new on-line spectrophotometric method with high time resolution to gain dissolution curves richer in information and with better reproducibility. These are feasible to be used for high precision curve analysis. Using non-conventional NMR techniques, we studied the behavior of the mesoporous structure in different liquids. With the combination of structural and release results we proposed a mechanism for the drug release from the hybrid aerogel matrices. For low gelatin content, the drug dissolution is governed by the erosion of the matrix and the hydration of the aerogel backbone, which leads to the removal of the active compound from the pore walls. The latter effect accelerates the dissolution of the drug. With increasing gelatin content the hydrogel-like characteristics of the hydrated aerogels become more and more pronounced, which leads to the change of drug release, this cause a hindered drug transport from the carrier towards the bulk phase, resulting in a more retarded drug release.