Antiepileptik ilaç hedefleme için ilaç taşıyıcı sistemlerin yoğunluk fonksiyonel teorisi yöntemi ile tasarımı
Design of drug delivery systems for antiepileptic drug targeting using the density functional theory method
- Tez No: 1024310
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ARZU KARAYEL, DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM DÖNMEZ GÜNGÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hitit Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: İleri Metalurji ve Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Epilepsi, günümüzde yaygın görülen nörolojik hastalıklardan biridir ve tedavisinde kullanılan ilaçlardan biri de fenitoindir (PHT). Fenitoin nöbet kontrolünde etkili olmasına rağmen, sistemik yan etkilerinin fazla olması nedeniyle ilk basamak tedavide tercih edilmemektedir. Bu çalışmada, PHT'nin yan etkilerini azaltmak ve tedavi etkinliğini artırmak amacıyla, ilacın hedefe yönelik ve kontrollü biçimde beyne ulaştırılmasını sağlayacak yeni bir nanomalzeme taşıyıcı sistem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, Manyetit-HAp-PEG (Fe₃O₄) kompozitinden oluşan nanopartikül ilaç taşıyıcı sistem olarak tasarlanmıştır. Sistemin kan-beyin bariyerini aşarak ilacı beyne taşıması ve orada kontrollü salım sağlaması amaçlanmıştır. Biyouyumlu taşıyıcı malzeme ile PHT arasındaki adsorpsiyon etkileşimleri ve bağlanma enerjileri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (YFT) yöntemi ile B3LYP/6-31G(d,p) baz seti düzeyinde hesaplanmıştır. Hesaplamalar, PHT ile PEG arasında güçlü bir geleneksel hidrojen bağı oluştuğunu göstermiş; Counterpoise yöntemiyle hesaplanan bağlanma enerjisi -7,33 kcal/mol olarak bulunmuştur. Bu değer, etkileşimin fiziksel adsorpsiyon karakterinde olduğuna işaret etmektedir. Ayrıca sistemin entalpi, entropi ve serbest enerji değerleri hesaplanmış; etkileşimlerin elektronik doğasını değerlendirmek amacıyla tüm moleküllere ait moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) yüzeyleri ve HOMO-LUMO diyagramları çıkarılmıştır. İlaç salım profili incelemeleri, sistemin düşük hızlarda da olsa terapötik salımı sürdürebildiğini ve MHAp matrisinin ilacı uzun süreli koruma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, inorganik (Fe₃O₄/HAp) ve polimer (PEG) bileşenlerini bir arada barındıran, harici manyetik alanla hedeflendirilebilen hibrit bir nano-taşıyıcı sistem (MHAp) geliştirilmiştir. Bu sistem öncelikle kuantum mekaniksel hesaplamalarla modellenerek uygun biyouyumlu malzeme grubu belirlenmiş, ardından sentezlenerek karakterize edilmiştir. Sentezlenen MHAp nano parçacığı Fenitoin Sodyumun in vitro salım kinetiği matematiksel modellerle incelenmiştir. Deneysel verilere göre en yüksek uyumu Korsmeyer-Peppas (R2=0,9785) ve Baker-Lonsdale (R2=0,9513) modelleri göstermiştir. Modelden hesaplanan taşıma üssü değeri (N=0,2294), salım mekanizmasının“Yalancı-Fickian Difüzyon”kontrollü olduğunu doğrulamaktadır. Elde edilen bulgular MHAp nano parçacığının ilk etapta hızlı salınsa da 60 saat boyunca sürdürülebilir ve kontrollü bir şekilde salındığını ortaya koymuştur. Geliştirilen hibrit nano-taşıyıcı sistem hedeflendirilmiş akıllı ilaç teslimi uygulamaları için yüksek bir potansiyel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Epilepsy is a commonly seen neurological disorder today, and phenytoin is one of the drugs used in its treatment. Although phenytoin is effective in seizure control, it is not preferred as a first-line treatment due to its numerous systemic side effects. In this study, the aim was to develop a novel nanomaterial-based drug delivery system that would enable targeted and controlled delivery of phenytoin to the brain, thereby reducing its side effects and enhancing treatment efficacy. For this purpose, a Hydroxyapatite-PEG-Magnetite (Fe₃O₄) nanoparticle was designed as the drug carrier system. The system was intended to cross the blood-brain barrier and provide sustained drug release in the brain. The adsorption interactions and binding energies between the biocompatible carrier material and phenytoin were calculated using the Density Functional Theory (DFT) method at the B3LYP/6-31G(d,p) level. The calculations revealed a strong conventional hydrogen bond between phenytoin and PEG, with a binding energy of -7.33 kcal/mol obtained via the Counterpoise correction method. This value indicates that the interaction is characteristic of physical adsorption. In addition, the enthalpy, entropy, and free energy of the systems were calculated, and molecular electrostatic potential (MEP) surfaces and HOMO-LUMO diagrams of all molecules were generated to evaluate the electronic nature of the interactions. Drug release profile studies showed that the system maintained therapeutic release, albeit at low rates, and that the mHAp matrix has the potential to protect the drug over an extended period. In conclusion, a hybrid magnetic nanocarrier system (MHAp)—comprising inorganic (Fe₃O₄/HAp) and polymeric (PEG) components and capable of being targeted via an external magnetic field—was developed. This system was first modeled through quantum mechanical calculations to identify a suitable biocompatible material group, and was subsequently synthesized and characterized. The in vitro release kinetics of Phenytoin Sodium from the synthesized MHAp nanoparticle were investigated using mathematical models. Based on the experimental data, the Korsmeyer-Peppas (R²=0.9785) and Baker-Lonsdale (R²=0.9513) models showed the best fit. The transport exponent value (n=0.2294) calculated from the model confirms that the release mechanism is controlled by“Pseudo-Fickian diffusion.”The findings revealed that, although the Phenytoin Sodium was released rapidly in the initial stage, the MHAp nanoparticle provided a sustained and controlled release over a period of 60 hours. The developed hybrid nano-carrier system offers significant potential for targeted, smart drug delivery applications.
Benzer Tezler
- Sıçanların cinsel gelişiminin kritik döneminde verilen diphenylhydantoine'nin (DPH) medial preopitik alanda cinsiyete bağlı farklılık gösteren bölgeye etkisi
Başlık çevirisi yok
ÜLKÜ URUBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1984
BiyolojiCumhuriyet ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. Ş. REHA ERZURUMLU
- Supratentoryel kranyotomi uygulanan hastalarda epilepsi gelişmesi ve koruyucu antiepileptik tedavinin etkisi
Başlık çevirisi yok
MÜNEVVER ÇELİK
- Posttravmatik epilepsi gelişimi ve profilaktik antiepileptik tedavinin yeri
Başlık çevirisi yok
ZEKİYE KURAL