Development of nanocomposite hydrogels for controlled release of proteins
Kontrollü protein salımı için nanokompozit hidrojel geliştirilmesi
- Tez No: 442296
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ERHAN BAT, PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Canlı hücrelerde çok sayıda biyolojik işlev proteinler aracılığıyla gerçekleştiğinden, pek çok rahatsızlık belirli proteinlerin işlevini yerine getirememesinden ya da eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Bundan dolayı son yıllarda hastalıkların tedavisi için terapötik proteinlerin endüstriyel olarak üretimi üzerine yoğun çalışmalar bulunmaktadır. Ancak proteinler hassas yapılarından dolayı vücut içerisinde hedef dokuya ulaşmadan kısa süre içerisinde denature olabilmekte yada bozulabilmektedir. Ayrıca böbrekten atılım ve kısa yarı ömürlerinden dolayı sık enjeksiyon ya da fazla protein yüklemesi gerekmektedir. Bu nedenle proteinlerin yapısının ve işlevinin korunarak hedef dokuya etkili ve kontrollü bir şekilde iletiminin sağlandığı kontrollü salım sistemlerine ihtiyaç bulunmaktadır. Bu çalışmada hidrazon kimyasına sahip enjekte edilebilen nanokompozit aljinat bazlı hidrojeller geliştirilmiştir. Bu hidrojellerin sentetik bir kil olan Laponit XLG takviyesiyle daha yüksek ilaç depolama kapasitesine sahip olacağı ve protein salımının daha iyi kontrol edilmesinin sağlanacağı öne sürülmüştür. BSA ve Laponit viii XLG arasındaki adsorpsiyon çalışmaları 0.33 ile 10 arasında değişen kütlesel oranlarda çeşitli pH ve molarite değerlerinde gerçekleştirilmiştir. BSA'nın maksimum adsorplama yüzdesi %99.2±0.57 olarak bulunurken, en yüksek adsorplama kapasitesi ise mg Laponit XLG kili başına 1.1±0.01 mg BSA olarak elde edilmiştir. BSA-Laponit XLG kompleksleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-Ray Difraksiyon (XRD) tekniğiyle değerlendirilmiştir. Komplekslerde bulunan BSA'nın ikincil yapısının korunduğu bulunmuştur. XRD analizi sonuçları BSA moleküllerinin Laponit XLG ile araya katılan yapı oluşturduğunu göstermiştir. %1.7 ile %5.75 (a/h) arasında değişen konsantrasyonlarda hidrazon kimyasına sahip aljinat bazlı enjekte edilebilen hidrojeller üretilmiştir. Nötr ortamda hidrazon bağının stabilitesi ve hidrojellerin bozunumu saf hidrojeller ve Laponit XLG içeren nanokompozit hidrojeller için şişme testi ile incelenmiştir. %3.2 (a/h) konsantrasyonunda polimer içeren hidrojeller 3 aylık bir sürede hidrojel morfolojisini korumuş ve kararlı bir şişme profile sergilemiştir. Hidrojellere yapılan %0.1 (a/h) oranında Laponit XLG ilavesi bozunma süresinin artışına ve daha iyi bir profil elde edilmesine katkı sağlamıştır. Protein içeren hidrojeller, %2.55 (a/h) polimer konsantrasyonunda ve %0.2 (a/h) oranında BSA ilavesi üretilmiştir. Protein içeren nanokompozit hidrojeller, %2.55 (a/h) polimer konsantrasyonunda proteinin %59 (a/a) 'u Laponit XLG üzerine adsorbe edilmiş olan BSA-Laponit XLG kompleksinin ilavesiyle %0.2 (a/h) BSA ve %0.2 (a/h) Laponit XLG oranında geliştirilmiştir. BSA salımı üzerinde Laponit XLG ve adsorpsiyon mekanizmasının etkisi Bradford tayiniyle değerlendirilmiştir. Ani salımlar BSA-Laponit XLG kompleksleriyle azalmıştır. Protein içeren hidrojellerde 3 gün sonunda protein matriks içine hapsolmuştur. Ancak protein içeren nanokompozit hidrojellerde BSA salımı devam etmiştir. BSA salımı protein içeren nanokompozit hidrojellerde göreceli olarak daha yüksek olmasına rağmen daha kararlıdır.
Özet (Çeviri)
Owing to the fact that a vast number of biological functions are performed via proteins in living tissues, many human diseases are resulted from the malfunction or deficiency of particular proteins. Hence, there has been extensive work on industrial production of therapeutic proteins for the treatment of diseases in recent years. However, proteins could be denatured or degraded in vivo in a short time before reaching target site due to their fragile nature. Additionally, owing to the renal clearance and short half-lives of proteins, frequent injection or excessive protein loading is required to reach a therapeutically effective dose in vivo. Therefore, there has been necessity of controlled release systems which effectively deliver proteins in a targeted, controlled manner while preserving their structure and function. In this study, alginate based injectable nanocomposite hydrogels with hydrazone bonds were prepared. Due to the incorporation of Laponite XLG, a synthetic clay, these hydrogels were presumed to have higher drug loading capacity and provide a better control of protein release. vi Adsorption studies were conducted for Bovine Serum Albumin (BSA) and Laponite XLG in the weight ratio ranging from 0.33 to 10 for various pH and molarity values. The maximum adsorption percentage of BSA was found to be 99.2±0.57 % while the highest adsorption capacity was attained as 1.1±0.01 mg BSA for per mg Laponite XLG. BSA-Laponite XLG complexes were evaluated via Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction technique (XRD). It was found from FTIR analysis that secondary structure of BSA in the complexes was conserved. The results of XRD analysis showed that BSA molecules formed intercalated structure with Laponite XLG. Alginate based injectable hydrogels were produced with hydrazone chemistry and polymer concentrations ranging from 1.7% to 5.75% (w/v). Stability of hydrazone bond at neutral medium and degradation of hydrogels were investigated via swelling test for pure hydrogels and Laponite XLG containing nanocomposite hydrogels. Hydrogels containing 3.2% (w/v) polymer concentration conserved hydrogel morphology in the period of 3 months and demonstrated a stable swelling profile. Laponite XLG incorporation with 0.1% (w/v) into hydrogels contributed to increased degradation time and a controlled release profile. Protein containing hydrogels were produced with 2.55% (w/v) polymer concentration and 0.2% (w/v) BSA addition. Protein containing nanocomposite hydrogels were generated with 2.55% (w/v) polymer concentration and the addition of BSA-Laponite XLG complexes, in which 59% (w/w) of the protein was in adsorbed to Laponite XLG, with 0.2% (w/v) BSA, 0.2% (w/v) Laponite XLG. Influence of Laponite XLG and adsorption mechanism on release of BSA from hydrogels were evaluated with Bradford Assay. Burst release was minimized via addition of BSA-Laponite XLG complexes. After 3 days, protein entrapped in the hydrogel matrix for protein containing hydrogel. However, release of BSA was continued for protein containing nanocomposite hydrogels. BSA release was comparably higher but more stable in the protein containing nanocomposite hydrogels.
Benzer Tezler
- Kitosan/ZnFe2O4 nanokompozit malzemesi hazırlanması, karakterizasyonu ve kanser ilacı yüklenen malzemeden ilaç salımının incelenmesi
Preparation, characterization and examination of drug release from cancer drug loaded nanocomposite chitosan/ZnFe2O4 material
MERVE ECE TEMELKURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
ÖĞR. GÖR. ZEYNEP KALAYCIOĞLU
- RNA veya ilaç taşıyıcı olarak fosfazen nanokompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of phosphazene nanocomposides as RNA or drug carrier
FATMA ÖZSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÖZAY
- Charged functionalized semi-ipn nanocomposite materials with enhanced physico-chemical properties
Gelişmiş fizikokimyasal özelliklere sahip fonksiyonel yarı-ıpn nanokompozit malzemeler
KÜBRA KARA ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Ni/ZnO nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz tekniğiyle üretimi
Production of Ni/ZnO nanocomposite particles via ultrasonic spray pyrolysis (USP) method
İLAYDA KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Nikelalüminat (NiO/Al2O3) nanopartiküllerinin üretimi
Production of NiO/Al2O3 nanocomposite particles
TUNÇAĞ CİHANGİR ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN