Transdermal ilaç salınımı için 3 boyutlu biyo-basım ile ilaç yüklü GelMA tabanlı mikroiğnelerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of drug-loaded GelMA-based microneedles by 3D bioprinting for transdermal drug delivery
- Tez No: 1022161
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yaşlanan nüfus ve kronik hastalıkların görülme sıklığındaki artış nedeniyle dünya genelinde yara bakımına olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Kronik ve iyileşmesi geciken doku hasarları, enfeksiyon riski, uzun tedavi süresi ve artan sağlık maliyetleri nedeniyle önemli sağlık sorunları arasında yer almaktadır. Mevcut yara tedavi yöntemlerinin sınırlılıkları, yara bölgesine kontrollü ilaç salımı sağlayabilen ve transdermal ilaç dağıtımına olanak tanıyan yeni biyomalzeme sistemlerinin geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Metformin, tip 2 diyabet tedavisinde yaygın olarak kullanılmasının yanı sıra antioksidan ve antifibrotik özellikleri sayesinde doku yenilenme süreçlerini destekleyebilmektedir. Askorbik asit ise güçlü antioksidan özelliğinin yanı sıra kolajen sentezini desteklemesi, hücresel yenilenmeyi teşvik etmesi ve oksidatif stresi azaltması nedeniyle yara iyileşmesi ve rejeneratif tıp uygulamalarında yaygın olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmada, yara iyileşmesini desteklemek amacıyla metformin ve farklı konsantrasyonlarda askorbik asit içeren jelatin metakrilat (GelMA) tabanlı mikroiğne sistemleri geliştirilmiş ve dijital ışık işleme (Digital Light Processing, DLP) tabanlı üç boyutlu baskı yöntemi ile üretilmiştir. Çalışma kapsamında GelMA, GelMA/Met, GelMA/Met/0.5AA, GelMA/Met/2AA ve GelMA/Met/3.5AA formülasyonları hazırlanmıştır. Geliştirilen mikroiğnelerin metakrilasyon derecesi belirlenmiş; kimyasal, termal, morfolojik ve mekanik özellikleri karakterize edilmiştir. Ayrıca formülasyonların şişme davranışları, in vitro ilaç salım profilleri, biyouyumlulukları ve in vitro yara iyileşme potansiyelleri değerlendirilmiştir. TNBS analizi sonucunda GelMA'nın metakrilasyon derecesi %97 olarak belirlenmiştir. FT-IR analizleri, metformin ve askorbik asidin GelMA matriksine başarıyla dahil edildiğini ve hidrojelin temel kimyasal yapısının korunduğunu göstermiştir. SEM görüntüleri tüm formülasyonlarda düzenli mikroiğne yapılarının elde edildiğini ortaya koyarken, DSC analizleri tüm grupların fizyolojik sıcaklıkta termal kararlılıklarını koruduğunu göstermiştir. Şişme ve mekanik test sonuçları askorbik asit konsantrasyonunun mikroiğnelerin performansı üzerinde önemli etkileri olduğunu ortaya koymuş; özellikle GelMA/Met/2AA formülasyonu yüksek sıvı absorpsiyon kapasitesi ile yapısal kararlılığı birlikte sağlamıştır. In vitro ilaç salım çalışmaları, tüm iv formülasyonlarda metformin ve askorbik asit için başlangıçta hızlı salımın ardından daha yavaş ilerleyen bir salım profili olduğunu göstermiştir. MTT analizleri tüm formülasyonların yüksek hücre canlılığı sergilediğini ve iyi sitouyumluluk gösterdiğini ortaya koymuştur. Scratch testi sonuçları ise askorbik asit içeren formülasyonların yara kapanmasını desteklediğini göstermiştir. Elde edilen tüm bulgular birlikte değerlendirildiğinde, GelMA/Met/2AA formülasyonunun kimyasal yapı, termal davranış, morfolojik özellikler, mekanik dayanım, şişme kapasitesi, ilaç salım davranışı ve biyolojik performans açısından en dengeli sonuçları verdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen GelMA tabanlı mikroiğne sistemlerinin yara iyileşmesini destekleyen ve transdermal ilaç dağıtım uygulamalarında kullanılabilecek potansiyel bir biyomalzeme platformu olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
The demand for wound care is increasing worldwide due to the aging population and the growing prevalence of chronic diseases. Chronic and delayed-healing tissue injuries represent a significant healthcare challenge because of their high risk of infection, prolonged treatment periods, and increased healthcare costs. The limitations of current wound treatment approaches have highlighted the need for novel biomaterial systems capable of providing controlled drug delivery and enabling transdermal administration. Metformin, widely used in the treatment of type 2 diabetes, has been reported to support tissue regeneration due to its antioxidant and antifibrotic properties. Ascorbic acid, on the other hand, has been extensively investigated in wound healing and regenerative medicine because of its strong antioxidant activity, ability to promote collagen synthesis, support cellular regeneration, and reduce oxidative stress. In this study, gelatin methacrylate (GelMA)-based microneedle systems containing metformin and different concentrations of ascorbic acid were developed and successfully fabricated using Digital Light Processing (DLP)-based three-dimensional printing technology to support wound healing. GelMA, GelMA/Met, GelMA/Met/0.5AA, GelMA/Met/2AA, and GelMA/Met/3.5AA formulations were prepared and comparatively evaluated. The degree of methacrylation of the developed microneedles was determined, while their chemical, thermal, morphological, and mechanical properties were characterized. In addition, the swelling behavior, in vitro drug release profiles, biocompatibility, and in vitro wound-healing potential of the formulations were investigated. TNBS analysis revealed a methacrylation degree of 97% for GelMA. FT-IR analysis confirmed the successful incorporation of metformin and ascorbic acid into the GelMA matrix while preserving the fundamental chemical structure of the hydrogel. SEM images demonstrated the successful fabrication of well-defined microneedle arrays in all formulations, whereas DSC analysis showed that all groups maintained thermal stability at physiological temperature. Swelling and mechanical test results indicated that the concentration of ascorbic acid significantly influenced microneedle performance, with the GelMA/Met/2AA formulation providing an optimal balance between liquid vi absorption capacity and structural stability. In vitro drug release studies demonstrated an initial rapid release of both metformin and ascorbic acid, followed by a slower release phase. MTT analysis demonstrated high cell viability and good cytocompatibility for all formulations. Furthermore, scratch assay results showed that formulations containing ascorbic acid promoted wound closure. Considering all findings collectively, the GelMA/Met/2AA formulation exhibited the most balanced performance in terms of chemical structure, thermal behavior, morphological characteristics, mechanical strength, swelling capacity, drug release behavior, and biological activity. Consequently, the developed GelMA-based microneedle system was shown to be a promising biomaterial platform for wound-healing applications and transdermal drug delivery.
Benzer Tezler
- Design and synthesis of molecularly imprinted stimuli-responsive hybrid sol-gels for sustained release of donepezil
Duyarlı moleküler imprint hibrit sol-jellerin sentezi ve donepezilin kontrollü salınımda kullanımı
SERAP ALACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN GÜNEY
- Permeation of thiocolchicoside from the transdermal system using franz diffusion cell and analysis by HPLC
Franz difüzyon hücresi kullanılarak transdermal sistemden tiyokolşikosidin permeasyonu ve HPLC ile analizi
HALE KARAGÜZEL
- Transdermal yolla nitrogliserin salınımında kullanılacak rezervuar tipi cihazlar için polihidroksietilmetakrilat (PHEMA) bazlı membran üretimi
Başlık çevirisi yok
RAMİS TEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ERHAN PİŞKİN
- Transdermal sistemlerde hyaluronik asit kaplı, pH'ya duyarlı katı lipid nanopartikül-MOF kompozitlerinin ilaç salınımında kullanılması
Use of hyaluronic acid coated, pH-sensitive solid lipidnanoparticle-MOF composites in transdermal systems for drug delivery
MEDİHA GÜMÜŞ
- Microfluidic Preparation of Metformin-Encapsulated Thermo-Sensitive Nanocomposite Hydrogel Systems for Topical Vaginal Applications
Topikal vajinal uygulamalar için metfromin enkapsüle edilmiş ısıya-duyarlı nanokompozit hidrojel sistemlerinin mikroakışkan sistem kullanılarak hazırlanması
MELDA ELMAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Eczacılık ve FarmakolojiGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSRAFİL KÜÇÜK
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLENGÜL DUMAN