Production of antibacterial biobased blends for biomedical use

Biyomedikal alanlarda kullanılmak üzere antibakteriyel özellikli biyobazlı harmanların eldesi

PDF İndir

Tez No: 802027
Yazar: METE DERVİŞCEMALOĞLU
Danışmanlar: PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
Tez Türü: Yüksek Lisans
Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2023
Dil: İngilizce
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
Sayfa Sayısı: 157

Özet

Günümüzde hızla artan dünya nüfusunun özellikle medikal ihtiyaçlarının karşılanması giderek zorlaşmaktadır. Yakın zamanda meydana gelen küresel salgın krizi bu ihtiyacın geleneksel metotlar ile karşılanmasının zor olduğunu bir kez daha gözler önünde sermiştir. Bu sebeple yeni ilaç sistemlerinin ve ilaçların araştırılmasına dair olan çalışmalar günümüzde popülerlik kazanmıştır. İlaç taşınım sistemleri, hastalık tedavisinde kullanılan etken maddenin hedef dokuya ulaştırılırken vücut tarafından bozunmasını engelleyen ve etken maddenin tüm vücut yerine hedef dokuyu etkilemesini sağlayan taşıyıcı sistemlerdir. Polimer ve lipid yapıdan oluşmaktadırlar. Günümüzde üretilen ilaç taşıyıcı sistemleri etken maddeleri genellikle sindirim yolu, enjeksiyon ve implatasyon gibi yollarla hedef bölgeye ulaştırmaktadır. Bu yöntemlerle alınan ilaçların hastalıklı organ, hücre ve patojenlerin yanında, sağlıklı organ, hücre ve doğal mikroflorayı etkilediği bilimsel çalışmalarda ortaya konmuştur. Bunun yanında geleneksel ilaç sistemleri modellerinde olan hızlı ilaç salımı ve vücuttan kısa sürede atılma gibi olumsuzluklar kullanılan etken maddenin verimliliğini düşürmekte ve çoklu dozlamaya neden olmaktadır. Bu, etken maddenin meydana getirdiği bahsedilen olumsuzlukların artmasının yanında, araştırmacıların sıklıkla bahsettiği bakterilerde artan ilaç direncini beraberinde getirir. Bakterilerde artan ilaç direnci, antibiyotik kullanımının etkinliğini azaltmakta ve insan sağlığı için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. Ancak bitkisel aktif maddelerin doğal antibiyotik özellikleri, bu dirençli bakterilerle savaşmada oldukça etkili olabilmektedir. Özellikle antibiyotiklere dirençli bakterilere karşı bitkisel tedaviler, uzun vadede daha etkili olabilmektedir. Ayrıca, bitki kaynaklı aktif maddelerin yan etkileri de antibiyotiklere göre daha azdır ve vücuda zarar vermeden tedavi etme imkânı sunmaktadır. Yine bitkisel aktif maddeler, tıbbi amaçlarla kullanılan antibiyotiklere göre daha ekonomik ve kolay kullanıma sahiptir. Bu nedenle, tıp uygulamalarında ve ilaç sektöründe bitkisel aktif maddelerin kullanımı, giderek daha çok tercih edilmektedir. İlaç etken maddesinin taşınımında polimer ürünlerin kullanımı, ekonomik olması ve kısa zamanda yüksek miktarda üretime elverişililiği gibi nedenlerden dolayı giderek artmaktadır. Doğal polimerler doğada bulunan polimer çeşitleridir. Biyolojik olarak uyumlu ve doğada çözünebilir olmalarından ötürü, ilaç taşınım sistemlerinde sıklıkla kullanılmaktadırlar. Jelatin, kitosan, aljinat, kollajen yaygın bilinen doğal polimerlerdir. Fakat kontrol edilemeyen su alımı ve düşük fiziksel dayanıklılıklarından ötürü sentetik polimerler ile birlikte ilaç taşınım sistemlerinde bulunurlar. Sentetik polimerler ise laboratuvar koşullarında üretilen polimerlerdir. Genellikle petrol türevi ürünlerden üretilmektedirler. Doğada geç çözünmeleri ve üretim maliyetlerinin yüksek oluşu ve reaksiyonlarında toksik ara ürünlerin oluşması gibi dezavantajları bulunmaktadır. Fiziksel ve kimyasal dayanıklıklarının doğal polimerlere kıyasla yüksek olmaları, onları doğal polimerlerle birlikte kullanılabilen önemli bir grup haline getirmektedir. Biyobazlı sentetik polimer üretiminde, geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla kimyasal katalizör kullanılmadan ve toksik ara ürünler oluşturmadan üretim yapabilme imkanı sunan enzimatik polimerizasyon yöntemi, sıklıkla tercih edilen bir üretim metodu haline gelmiştir. Enzimatik polimerizasyon, bir enzim katalizörü kullanarak kimyasal bağların oluşumu sürecidir. Bu yöntemle üretilen polimerler arasında en fazla gelecek vaadeden polimerler, halihazırda çeşitli sektörlerde geniş kullanım alanları olan aromatik ve alifatik polyesterlerdir. Alifatik polyesterlerin halka açılım polimerizasyonu, kondenzasyon polimerizasyonuna kıyasla daha büyük moleküler ağırlıklı ürünleri üretebildiğinden başvurulan bir üretim yöntemidir. Ayrıntılı bir şekilde karakterizasyonu yapılmış bir enzim olan lipaz enzimi, bu yöntemde belirli yüzey modifikasyonları yapıldıktan sonra immobilize edilerek kullanılmaktadır. Elde edilen ürünler ambalaj, çevre, medikal sektörlerinde kullanılmakta ve klasik yönteme kıyasla daha çevreci ve ekonomik çözümler sunmaktadır. Biyobazlı polimerik ilaç salım sistemlerinin, ilac etken maddesinin taşınımındaki başarısını bilimsel çalışmalar ortaya koymaktadır. Bu tür polimerik sistemlerde ilaç etken maddesi film içine hapsederek, polimer jeller içerisinde veya elektro-eğirme yönemi ile üretilen sistemler bünyesinde kullanılmaktadır. Elektroeğirme, bir polimerden veya polimer karışımlarından elektriksel kuvvetler yardımıyla nano ölçekte lifli etken madde taşıyıcılarının üretildiği bir yöntemdir. Bu yöntem kullanıcıya sunduğu yüksek yüzey-hacim oranı, kombine edilebilir polimerik ve etken malzemelerdeki çeşitlilik, kolay işlenebilirlik, uygun maaliyet, kısa sürede yüksek verimlikte üretim gibi avantajlarından dolayı öne çıkmaktadır. Bu yöntemle elde edilen nanoliflerin yapısının organizmadaki ekstraselüler matriks yapısına benzer bir yapıda olması, nanoliflerin ilaç taşıyıcı sistemler olarak kullanıldığında vücuttaki uyumluluğunu artırmaktadır. Kurkumin ve oleuropein, bitkisel kaynaklarda bulunan doğal bileşiklerdir ve özellikle antioksidan özellikleriyle bilinirler. Kurkumin, zerdeçal bitkisinde bulunan bir bileşiktir ve anti-enflamatuar ve antioksidan özelliklere sahiptir. Araştırmalar, kurkuminin kanser, Alzheimer hastalığı, depresyon, diyabet ve kalp hastalığı gibi çeşitli hastalıkların tedavisinde faydalı olabileceğini göstermiştir. Oleuropein, zeytin yapraklarında ve zeytin yağı içerisinde bulunan bir bileşiktir. Anti-enflamatuar ve antioksidan özelliklerinin yanı sıra, kan basıncını düşürme, kalp hastalığı riskini azaltma ve anti-kanser etkileri gibi çeşitli sağlık yararlarına sahiptir. Oleuropein ayrıca, bağışıklık sistemini güçlendirmede, bakteri ve virüslere karşı korumada ve cilt yaralanmaları tedavilerinde de faydalı olabilir. Cilt, vücudun iç dengesininin sağlanmasında ve dışardan gelecek kimyasal, fiziksel, radyolojik etmenlere karşı korunmasında görev alan önemli bir organdır. Yapısında bulundurduğu keratinosit,melanosit ve fibroblast gibi hücrelerin meydana gelmektedir. Herhangi bir yaralanma veya zedelenmede hücresel onarımın meydana gelmesine rağmen, tedavi edilmediği takdirde bu yaralanmalar büyük enfeksiyonlara ve ciddi sağlık sorunlarına sebebiyet verebilmektedir. Bu çalışmada cilt yaralanmaları gibi medikal durumlarda kullanılmak üzere biobazlı ilaç yüklü antibakteriyel özellikte harmanların üretilmesi amaçlanmıştır. Kurkuminin ve oleuropeinin nano taşıyıcılar ile medikal amaçlarda kullanımına ait çalışmaların literatürde kısıtlı oluşu çalışmanın bilimsel önemini artırmaktadır. Üretilen taşınım sisteminin tedavi verimliliğinin artması adına doğal ve biyobazlı sentetik polimerler birlikte kullanılmıştır. Enzimatik polimerizasyon yöntemiyle sentezlenen poli(ωpentadekalakton-ko-δ-valerolakton) kopolimerine dair literatürde herhangi bir bilgi bulunamaması çalışmaya özgünlük katmıştır. Sentezlenen hidrofobik ve biyouyumlu kopolimer, polimer ilaç taşınım sistemini kontrolsüz su alımına karşı dirençli olabilmesi adına kullanılmıştır. Jelatin ise nanofiberli ilaç yüklü membranların biyouyumluluğunu ve hidrofilik karakterini artırmak amacıyla elektroeğirmede kullanılmak üzere sentezlenen kopolimerle harman haline getirilmiştir. Bu çalışmada öncelikle enzimatik polimerizasyon reaksiyonlarında kullanılmak üzere, önceki çalışmalardaki immobilizasyon yöntemleri kullanılarak yüzey modifikasyonları uygulanan pirinç kabuğu külüne Candida antarctica B lipazı immobilize edilmiştir. ω-pentadekalakton ve δ-valerolaktondan immobilize edilmiş enzim kullanılarak halka açılması polimerizasyonu ile farklı reaksiyon süreleri ve sıcaklıklarında, %75-25,%50-50,%25-75 monomer oranlarında kullanılarak ωpentadekalakton-ko-δ-valerolakton kopolimeri üretilmiştir. Üretilen kopolimerlerin monomer dönüşüm oranları proton nükleer manyetik rezonans spektroskopisi(1HNMR) ile, molekül ağırlıkları ise jel geçirgenlik kromatografisi(GPC) ile tespit edilmiştir. Literatürde ilaç taşınım sistemlerinde belirtilen, moleküler ağırlığın sağladığı avantajlara dayanarak en yüksek molekür ağırlığına sahip olan numune seçilmiş, termal gravimetrik analiz ve diferansiyel taramalı kalorimetri yöntemleri ile kullanılarak termal özelliklerinin belirlenebilmesi adına analiz edilmiştir. Hidrolitik özelliklerinin incelenmesi için su temas açısı ölçümü analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlardan önceki çalışmalarda sentezlenen ω-pentadekalakton-ko- ε-kaprolakton kopolimerine alternatif bir ω-pentadekalakton-ko-δ-valerolakton kopolimeri sentezlendiği ve medikal çalışmalarda kullanılabilir olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, elektroeğirme işleminde kullanılmak üzere üretilen en yüksek moleküler ağırlığındaki kopolimer ile jelatin doğal polimeri ile bir harman elde edilmiştir. Kopolimer ve jelatin harmanının oluşturulurken önceki çalışmalarda kullanılan 1,1,1,3,3,3-Hekzafloroizopropanol çözücü olarak kullanılmıştır. Harman ağırlıkça %15'lik kopolimer ve %8'lik jelatin olacak şekilde hazırlanmıştır. Üretilen harmandan 2 ml/saat akış hızında, 23-28 kV altında elektroeğirme işlemi ile nanolifli membran üretilmiştir. Üretilen membranın nanolif morfolojilerinin incelenmesi için taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Görüntülerde üretilen nanoliflerde herhangi bir boncuk benzeri yapının görülmemesi üzerine elektroeğirme işleminin başarıyla sonuçlandığı ve düzgün nanoliflerin üretildiği görülmüştür. Nanoliflerin ortalama çapı 546.1±193.1 nm olarak ölçülmüştür. Üretilen nanolifli membranların sulu ortamdaki dayanıklılığını artırmak için önceki çalışmalarda uygulandığı üzere glutaraldehit buharında 2 saatlik çapraz bağlama işlemi uygulanmıştır. Sonrasında memranlar, pH 7,4 fosfat tampon çözelti içersine daldırılarak in vitro degredasyon özellikleri incelenmiştir. Fosfat tampona daldırılan çapraz bağlı numuneler çalkalamalı su banyosuna yerleştirilirdi. Kümülatif ağırlık kaybı 7 , 14 , 21 , 28.gün aralıklarında hesaplandı. 28.günün sonunda çapraz bağlı membranda kümülatif ağırlık kaybı yüzdesinin %22.9 , çapraz bağlama olmayan membranda kümülatif ağırlık kaybı yüzdesinin %92.8 hesaplanması çapraz bağlama işleminin membranların Sulu ortamdaki dayanıklılığını özelliklerini artırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Üretilen kopolimer/jelatinli nanolifli membranların ve çapraz bağlama işlemi sonrasındaki kopolimer/jelatin nanolifli membranlarının karakterizayonları termal gravimetrik analiz(TGA), diferasiyel taramalı kalorimetri (DSC) ,fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi(FTIR), su temas açısı ölçümü ile yapılmıştır. Su temas ölçümü sonucunda, hidrofobik özellikteki kopolimer ve jelatin harmanından elde edilen nanolifli membranın jelatinin kimyasal özelliklerden türü hidrofilik özellikte olduğu, çapraz bağlama sonrasında hidrolitik direncin arttığı görülmüştür. DSC sonuçlarında harmana ilave edilen jelatinden kaynaklı değişen kristaliniteden dolayı erime entalpisi düşmüştür. Çapraz bağlı olan nanolifli kopolimer/jelatin membranda ise çapraz bağlama olmayan nanolifli kopolimer/gelatin membrana kıyasla erime entalpisi yükselmiştir. Bu sonuçlardan çapraz bağlama işleminin nanolifli membranın termal dayanıklılığını artırdığı sonucuna ulaşılmıştır. TGA sonuçları da bu değerlendirmeyi destekler niteliktedir. Tüm bu karakterizasyon analizlerine göre çapraz bağlamanın kopolimer/jelatin nanolifli membranının hidrolitik ve termal direncini artırdığı görülmüş ve çapraz bağlama başarıyla sonuçlanmıştır. Son olarak üretilen nanoliflerin morfolojilerinin değerlendirilebilmesi için SEM görüntüleri incelenmiş, sentezlenen kopolimer ile jelatinin düzgün bir şekilde tüm yapıya dağılarak karıştığı ve düzgün fiberlerin üretildiği sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmanın üçüncü aşamasında hesaplanan miktarda oleuropein ve kurkumin tozu, kopolimer/jelatin harmanına eklenerek kurkuminli ve oleuropeinli yeni harmanlar elde edilip ve bunlardan nanolifli membranlar üretilmiştir. Kullanılan kurkumin miktarı kopolimer/jelatin konsantrasyonunun ağırlıkça %5, %15 , %25'i olacak şekilde düzenlenmişken, oleuropeinde bu oran %10, %42.5 , %75 şeklinde düzenlenmiştir. Hazırlanan çözeltiler 2 ml/saat, 25-28 kV koşulları altında elektroeğirme işlemine tabi tutulmuştur. İşlem sonunda kurkumin/oleuropein yüklenmiş nanolif membranlar üretilmiştir. Sonrasında üretilen membranlar glutaraldehit buharı ile 2 saat boyunca çapraz baglama işlemi uygulanmıştır. Membranların nanoliflerinin incelenmesinde SEM görüntülerine başvuruldu. Kurkumin/oleuropein yüklü nanoliflerin rastgele ve pürüsüz bir şekilde üretildiği gözlemlendi. Kurkumin/oleuropein yüklü nanoliflerin çapları en yüksek 1074±212 ve 806±235 nm olarak ölçüldü. En yüksek kurkumin/oleuropein konsantrasyonlarının etkilediği vizikosite nedeniyle böyle olduğu düşülmüştür ve literatür doğrular niteliktedir. Daha sonra üretilen nanoliflerin antibakteriyel özelliklerinin test edilmesi için türbidimetrik metot ile antibakteriyel testler gerçekleştirildi. Üretilen membranlar, sıvı gram pozitif (S. aureus ve B. subtilis) ve gram negatif (E. coli) bakteriler kültürlerine daldırıldıktan sonra 24 saatlik inkübasyondan sonrasında sıvı kültürlerden alınan 200 µl örneklerin, UV spektrofotometrede 600 nm'de absorbans değerleri ölçülmüştür. En yüksek antibakteriyelite %25 kurkumin ve %75 oleuropein yüklü nanoliflerde elde edilmiştir. Gram pozitif bakterilerde gram negatif bakteriye kıyasla daha yüksek antibakteriyel etki gözlemlenmiştir. Bunun nedeninin gram negatif bakterilerdeki çift lipit tabakadan olduğu düşülmüş ve literatür ile desteklenmiştir. Üretilen nanolifli membranların sitotoksisite testleri L929 fibroblast hücre hattı üzerinde çalışılmış ve kurkumin/oleuropein yüklü membranların hücresel canlılığı artırıcı olup, sitotoksik özelliğinin olmadığı gözlemlenmiştir. Üretilen kurkumin/oleuropein yüklü nanoliflerin karakterizasyonları FTIR, DSC, TGA ve temas açısı ölçümleri ile yapılmıştır. DSC sonuçları nanoliflere eklenen kurkumin/oleuropeinin amorf bir şekilde nanoliflerer dağıldığını göstermektedir. Eklenen maddelerden ötürü düşen kristalinite kurkumin/oleuropein yüklü nanoliflerde entalpinin düşmesine neden olmuştur. TGA sonuçlarının gösterdiği üzere oleuropeinin litetürde belirtilen çapraz bağlama özelliğinden ötürü, oleuropeinli numunenin termel kütle kaybı azalmış ve temas açısı değerleri artmış bu da oleuopeinin nanoliflerin termal ve hidrolitik direncinin arttırdığını göstermiştir. Bunlara ek olarak üretilen kurkuminli membranların salım çalışmaları düzenlenmiştir. Box-Behnken metodu kullanılarak pH, sıcaklık, konsantrasyon faktörleri ile salım deneyleri dizayn edilmiş ve bu faktörlerin tepki yüzey metodolojisi çıkartılarak kümülatif salım üzerindeki etkileri incelenmiştir. Cildin normal, yara inflamasyonu ve sonrasındaki pH-sıcaklık değerlerine denk gelecek şekilde pH=5.5, 7.0 , 8.5 ve 33,35,37 °C parametrelerinde, %5, %15, %25 kurkumin konsantrasyonunda salım çalışmaları uygulanmıştır. Elde edilen ve tahmini sonuçların korelasyon katsayıları (R 2 ) karşılaştırması sonucunda ve dizaynlanan salım deneylerinin istatiski açıdan uygun olduğu görülmüştür. Salım kinetikleri incelenirken non-lineer regresyon uygulanmış ve iki matematiksel modele (Higuchi ve Korsmeyer-Peppas) en çok uyduğu ve nanoliflerde non Fickian tipi difüzyon meydana geldiği görülmüştür. En iyi kümültatif kurkumin salımının normal cilt ve inflamasyonlu yara parametrelerinde, %25 kurkumin konsantrasyonunda çıkması üretilen kurkumin yüklü nanolif membranların, cilt sağlığının korunmasında ve yara tedavisinde yüksek verimlilikte kullanılabileceğini göstermiştir. Sonuç olarak enzimatik sentezlenen kopolimerden elde edilen jelatinli kurkumin/oleuropein yüklü membranların, antibakteriyel özelliklerinden ötürü cilt sağlığının korunmasında kullanılabilir olduğu kanıtlanmıştır. Kurkumin yüklü kopolimer/jelatin nanoliflerinin, cilt sağlığın korumasının yanısıra yara inflamasyonlarının tedavisinde hücre çoğalmasını teşvik edici şekilde kullanılabilir olduğu ortaya konulmuştur. Oleuropeinin nanolif benzeri farklı nanotaşıyıcılarda kullanılmasının, yapının sulu ortamdaki dayanıklılığını ve termal özelliklerinin destekleyici olabileceği düşülmektedir

Özet (Çeviri)

Nowadays, it is getting harder and harder to meet the medical needs of the rapidly increasing world population. The recent global epidemic crisis has once again revealed that it is difficult to meet this need with traditional methods. For this reason, studies on the research of new drug systems and drugs have gained popularity today. Drug delivery systems are carrier systems that prevent the active substance used in the treatment of disease from being degraded by the body while being delivered to the target tissue, and enable the active substance to affect the target tissue instead of the whole body. The drug delivery systems produced today generally deliver the active ingredients to the target area through the digestive tract, injection and implantation. It has been demonstrated in scientific studies that drugs taken by these methods affect healthy organs, cells and natural microflora, as well as diseased organs, cells and pathogens. In addition, the disadvantages such as rapid drug release and rapid removal from the body in traditional drug systems models reduce the efficiency of the active substance used and cause multiple dosing. This, in addition to the increase of the mentioned negative effects caused by the active substance, brings with it increased drug resistance in bacteria that researchers frequently mention.Increasing drug resistance in bacteria reduces the effectiveness of antibiotic use and poses a serious threat to human health. However, the natural antibiotic properties of herbal active substances can be quite effective in fighting these resistant bacteria. Herbal treatments, especially against antibiotic-resistant bacteria, may be more effective in the long run. In addition, the side effects of plant-derived active substances are less than antibiotics and offer the opportunity to treat the body without harming it. Electrospinning is a method in which fibrous active substance carriers are produced at nanoscale with the help of electrical forces from a polymer or polymer mixtures. This method stands out due to its advantages such as high surface-to-volume ratio, diversity in polymeric and active materials that can be combined, easy workability, reasonable cost, and high efficiency production in a short time. Curcumin and oleuropein are natural compounds found in plant sources and are particularly known for their antioxidant properties. Curcumin is a compound found in the turmeric plant and has anti-inflammatory and antioxidant properties. Studies have shown that curcumin can be beneficial in the treatment of a variety of diseases, including cancer, Alzheimer's disease, depression, diabetes, and heart disease. Oleuropein is a compound found in olive leaves and olive oil. Besides its antiinflammatory and antioxidant properties, it has a variety of health benefits such as lowering blood pressure, reducing the risk of heart disease and anti-cancer effects. In this study, it was aimed to produce bio-based drug-loaded antibacterial blends for use in medical conditions such as skin injuries. The limited number of studies in the literature on the use of curcumin and oleuropein with nanocarriers for medical purposes increases the scientific importance of the study. In order to increase the treatment efficiency of the produced transport system, natural and bio-based synthetic polymers were used together. The fact that there is no information in the literature about the poly(ω-pentadecalactone-co-δ-valerolactone) copolymer synthesized by the enzymatic polymerization method has added to the originality of the study. The synthesized hydrophobic and biocompatible copolymer was used to make the polymer drug delivery system resistant to uncontrolled water intake. Gelatin, on the other hand, was blended with the copolymer synthesized for use in electrospinning in order to increase the biocompatibility and hydrophilic character of nanofiber drug-loaded membranes. In this study, Candida antarctica B lipase was immobilized to rice husk ash, on which surface modifications were applied using the immobilization methods used in previous studies, primarily to be used in enzymatic polymerization reactions. ωpentadecalactone-co-δ-valerolactone copolymer was produced by ring-opening polymerization using immobilized enzyme from ω-pentadecalactone and δvalerolactone at different reaction times and temperatures, using monomer ratios of 75-25%, 50-50%, 25-75%. Monomer conversion ratios of the produced copolymers were determined by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR), and molecular weights were determined by gel permeation chromatography (GPC). Based on the advantages of molecular weight in drug delivery systems in the literature, the sample with the highest molecular weight was selected and analyzed in order to determine its thermal properties by using thermal gravimetric analysis and differential scanning calorimetry methods. Water contact angle measurement was analyzed to examine its hydrolytic properties. From the results obtained, it was concluded that an alternative ω-pentadecalactone-co-δ-valerolactone copolymer was synthesized to the ω-pentadecalactone-co-ε-caprolactone copolymer synthesized in previous studies and could be used in medical studies. In the second stage of the study, a blend of the highest molecular weight copolymer and gelatin natural polymer produced for use in the electrospinning process was obtained. While forming the copolymer and gelatin blend, 1,1,1,3,3,3- Hexafluoroisopropanol, which was used in previous studies, was used as the solvent. The blend was prepared with 15% copolymer and 8% gelatin by weight. Nanofiber membrane was produced from the produced blend by electrospinning process at a flow rate of 2 ml/hour, under 23-28 kV. Scanning electron microscopy was used to examine the nanofiber morphologies of the produced membrane. Since no bead-like structure was observed in the nanofibers produced in the images, it was seen that the electrospinning process was successful and smooth nanofibers were produced. The average diameter of the nanofibers was measured as 546.1±193.1 nm. In order to increase the durability of the produced nanofiber membranes in the aqueous environment, a 2-hour cross-linking process was applied in glutaraldehyde vapor as applied in previous studies. Afterwards, the membranes were immersed in a pH 7.4 phosphate buffer solution and their in vitro degradation properties were investigated. Cross-linked samples immersed in phosphate buffer were placed in a shaking water bath. Cumulative weight loss was calculated at 7 , 14 , 21 , 28 days intervals. At the end of the 28th day, the cumulative weight loss percentage in the cross-linked membrane was calculated as 22.9% and the cumulative weight loss percentage in the non-crosslinked membrane was 92.8%, it was concluded that the cross-linking process increased the durability of the membranes in the aqueous environment. The characterizations of the produced copolymer/gelatin nanofiber membranes and the copolymer/gelatin nanofiber membranes after the crosslinking process were made by thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), water contact angle measurement. As a result of the water contact measurement, it was observed that the gelatin of the nanofiber membrane obtained from the hydrophobic copolymer and gelatin blend was hydrophilic, and the hydrolytic resistance increased after cross-linking. In the DSC results, the melting enthalpy decreased due to the changed crystallinity caused by the gelatin added to the blend. On the other hand, the melting enthalpy of the cross-linked nanofiber copolymer/gelatin membrane increased compared to the non-crosslinked nanofiber copolymer/gelatin membrane. From these results, it was concluded that the crosslinking process increased the thermal endurance of the nanofiber membrane. TGA results also support this assessment. According to all these characterization analyzes, it was observed that crosslinking increased the hydrolytic and thermal resistance of the copolymer/gelatin nanofiber membrane and the crosslinking resulted successfully. Finally, SEM images were examined in order to evaluate the morphology of the produced nanofibers, and it was concluded that the synthesized copolymer and gelatin were mixed properly by dispersing throughout the whole structure and smooth fibers were produced. In addition to these, the release studies of the produced curcumin membranes were arranged. Using the Box-Behnken method, release experiments with pH, temperature, concentration factors were designed and the effects of these factors on cumulative release were investigated by deducing the reaction surface methodology. Release studies were carried out at 5%, 15% and 25% curcumin concentrations at pH=5.5, 7.0, 8.5 and 33,35,37 °C parameters, corresponding to the normal, wound inflammation and subsequent pH-temperature values of the skin. As a result of the correlation coefficients (R 2 ) comparison of the obtained and estimated results, and the designed release experiments were found to be statistically appropriate. While examining the release kinetics, non-linear regression was applied and it was observed that the two mathematical models (Higuchi and Korsmeyer-Peppas) best fit and non-Fickian type diffusion occurred in the nanofibers. The fact that the best cumulative curcumin release was found in normal skin and inflamed wound parameters, at 25% curcumin concentration, showed that the produced curcumin-loaded nanofiber membranes could be used with high efficiency in the protection of skin health and wound treatment. As a result, it has been proven that gelatinous curcumin/oleuropein loaded membranes obtained from enzymatically synthesized copolymer can be used in the protection of skin health due to their antibacterial properties. It has been demonstrated that curcumin-loaded copolymer/gelatin nanofibers can be used to promote cell proliferation in the treatment of wound inflammations as well as maintaining skin health. It is thought that the use of oleuropein in different nanocarriers such as nanofibers may support the durability and thermal properties of the structure in aqueous media

Benzer Tezler

Tez No
894590
Biyomedikal uygulamalar için polibütilen süksinat / termoplastik poliüretan karışımlarından içi boş, çift bileşenli nanoliflerin üretimi
Production of hollow, bicomponent nanofibers from polybutylene succinate / thermoplastic polyurethane blends for biomedical applications
HATİCE BİLGE İŞGEN
Doktora
Türkçe
2024
Biyoteknoloji Kocaeli Üniversitesi
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Tez No
894886
Sürdürülebilir ambalaj uygulamaları için biyobozunur poli (butilen süksinat) (PBS) ve sodyum kazeinat (NaCAS) karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
The preparation and characterizations of biodegradable poly (butylene succinate)(PBS) and sodium caseinate (NaCAS) blends for packaging applications
MÜMİNE YILDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliği Kocaeli Üniversitesi
Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Tez No
909009
Crafting wooden-framed bioplastic composite panels through a diy materials design approach
Kendin-yap malzeme tasarımı yaklaşımıyla ahşap çerçeveli biyoplastik kompozit panellerin üretimi
DENİZ TÜMERDEM
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlık İstanbul Teknik Üniversitesi
Bilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
Tez No
598021
Bitkisel esaslı ve petrokimyasal poliol karışımlarından poliüretan filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyurethane films using bio-based and petrochemical-derived polyol blend
SEDA TURPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliği Yıldız Teknik Üniversitesi
Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
Tez No
387355
Biobased/biodegradable/compostable/antibacterial polymeric mulching and food packaging films
Biyoesaslı/biyobozunur/kompost edilebilir/antibakteriyal polimerik tarımsal örtü ve gıda ambalaj filmleri
KOUROUSH SALİMİ
Doktora
İngilizce
2015
Kimya Hacettepe Üniversitesi
Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİŞKİN

Geri Dön