Hyaluronidase-responsive MSN–HA coatings for infection-triggered antibiotic delivery on titanium surfaces
Titanyum yüzeylerde enfeksiyonla tetiklenen antibiyotik salımı için hiyalüronidaza duyarlı MSN–HA kaplamaları
- Tez No: 1017783
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SAKİP ÖNDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Biotechnology, Bioengineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İmplant ilişkili enfeksiyonlar, biyofilm oluşumu ve geleneksel kaplama sistemlerinde gözlenen kontrolsüz antibiyotik salımı nedeniyle önemli bir klinik problem olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, titanyum implant yüzeylerinde lokalize ve enfeksiyona yanıt veren antibiyotik salımı sağlamak amacıyla enzim duyarlı nanopartikül temelli bir kaplama sistemi geliştirilmiştir. Bu kapsamda, hiyalüronik asit ile kaplanmış, hiyalüronidaza duyarlı siprofloksasin yüklü mezogözenekli silika nanopartikülleri (MSN–CIP–HA) başarıyla sentezlenmiş ve elektroforetik biriktirme yöntemiyle titanyum yüzeylerine uygulanmıştır. Elde edilen nanopartiküller ile kaplanmış yüzeyler morfolojik özellikleri, yüzey karakteristikleri ve ıslanabilirlik davranışları açısından ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. İlaç salım profili, fizyolojik koşulları temsil eden pH 7.4 ortamında ve enfeksiyon bölgesini taklit eden asidik pH 5 koşullarında, hiyalüronidaz varlığında ve yokluğunda incelenmiştir. 72 saatin sonunda, kaplanmış titanyum yüzeylerden salınan siprofloksasin miktarı pH 7.4'te enzim yokluğunda 0.51 µg olarak belirlenirken, hiyalüronidaz varlığında bu değer 2.63 µg'a yükselmiştir. Benzer şekilde, pH 5 koşullarında 0.93 µg olarak ölçülen salım miktarı, enzim ilavesi sonrasında 3.31 µg'a ulaşmıştır. Bu artış, HA kaplama tabakasının enzim etkisiyle bozunarak ilaç salımını tetiklediğini açıkça ortaya koymuştur. Escherichia coli ve Staphylococcus aureus üzerinde gerçekleştirilen antibakteriyel değerlendirmeler, kaplanmış yüzeylerde bakteri tutunmasının azaldığını ve enzim varlığında antibakteriyel etkinliğin belirgin biçimde arttığını göstermiştir. Elde edilen bulgular, geliştirilen kaplama sisteminin bakteri tutunmasını sınırlandıran yüzey özelliklerini, kontrollü ve enfeksiyonla tetiklenen antibiyotik salımı ile bir araya getirdiğini göstermektedir. Bu sayede gereksiz antibiyotik maruziyetinin önüne geçilirken, enfeksiyon bölgesinde lokal antibakteriyel etkinliğin artırılması mümkün olmuştur. Sonuç olarak, HA ile kaplanmış MSN esaslı bu kaplama sistemi, implant ilişkili enfeksiyonların ve biyofilm oluşumunun önlenmesine yönelik akıllı yüzey modifikasyonları arasında umut vadeden bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Infections related to implants continue to pose an important clinical challenge, primarily because biofilm development is difficult to control and conventional coating strategies may lead to poorly regulated antibiotic release. In the study, enzyme-responsive nanoparticle-based coating was developed to achieve localized and on demand antibiotic delivery from titanium implant surfaces Hyaluronidase-responsive ciprofloxacin-loaded mesoporous silica nanoparticles coated with hyaluronic acid (MSN–CIP–HA) were prepared and subsequently deposited onto titanium substrates by electrophoretic deposition. The morphology and surface characteristics of prepared nanoparticles and coated surfaces were systematically analyzed. Drug release profiles were assessed at physiological pH (7.4) and infection-relevant acidic pH (5.0), in media containing or lacking hyaluronidase. After 72 h, ciprofloxacin release from the coated titanium surface was 0.51 µg at pH 7.4 in the absence of the enzyme, whereas it increased to 2.63 µg in the presence of hyaluronidase. Likewise, under acidic conditions (pH 5), drug release increased from 0.93 µg to 3.31 µg following enzyme exposure, confirming the effective enzyme-triggered degradation of the HA coating layer. Assays conducted with Escherichia coli and Staphylococcus aureus showed that bacterial colonization was lower on the modified titanium surfaces, whereas antibacterial efficacy increased following hyaluronidase-mediated ciprofloxacin release. Collectively, these findings indicate that the developed coating combines anti-adhesive surface characteristics with controlled, infection triggered antibiotic release, thereby minimizing unnecessary drug exposure while improving localized antibacterial efficacy. Thus, HA coated MSN coatings represent a promising smart surface modification strategy to prevent implant associated infections and biofilm formation.
Benzer Tezler
- Macrovipera lebetinus (Koca Engerek) Zehrinde Bireysel Varyasyonun L-Amino Asit Oksidaz, Hyaluronidaz ve Fosfodiesteraz Enzim Aktiviteleri Açısından Araştırılması
Investigation of the Individual Variation in Macrovipera lebetinus (Blunt-Nosed Viper) Venom in terms of L-Amino Acid Oxidase, Hyaluronidase and Phosphodiesterase Enzyme Activities
RABİA TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyoteknolojiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAŞİT İĞCİ
- Mesabuthus gibbosus hemolenfi'nin biyolojik aktivitelerinin araştırılması
Investigation of biological activities of Mesabuthus gibbosus hemolymph
ARZU İŞCAN
Doktora
Türkçe
2022
BiyoteknolojiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBiyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİGEN ÇALIŞKAN
- Development and characterization of bionanocomposites from electro spun collagen/phbv/chitosan/ hypericum perforatum extract for potential wound healing applications
Phbv/kolajen/kıtosan/hyperıcum perforatum ekstresı biyonanokompozitlerinin potansiyel yara iyileşmesi uygulamaları için elektrospin yöntemi ile üretilmesı ve karakterizasyonu
ELVY GREG BIENVENU KEBILA MOUTSINGA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyokimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE OGAN
DOÇ. DR. ÖZKAN DANIŞ
- Mikrobiyal hyaluronik asit üretimi ve tarımsal atıkların hyaluronik asit üretiminde değerlendirilebilirliğinin araştırılması
Microbial hyaluronic acid production and investigation of the evaluability of agricultural waste in hyaluronic acid production
YASEMİN KARASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyolojiEskişehir Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERİH KIVANÇ
- Halk arasında varis tedavisinde kullanılan bazı bitkiler üzerinde farmakognozik araştırmalar
Pharmacognostic investigations on some traditionally used plants in the treatment of varicose veins
TUĞSEN BÜYÜKYILDIRIM
Doktora
Türkçe
2025
Eczacılık ve FarmakolojiGazi ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SEZER ŞENOL DENİZ