Geri Dön

Design and development of pva/hydrocortisone loaded xerogel nanofibrous mat for topical drug delivery

Topikal ilaç salınımı için pva/hidrokortızon ile yüklü kserojel nanolif yüzey tasarımı ve geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 807298
  2. Yazar: HISHAM ALI MUHAMMAD ALI MOUSSA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

Medikal alanda tekstil malzemeleri elyaf, iplik, dokuma, örme veya dokusuz kumaşlar şeklinde uzun süredir varlığını sürdürür. Bu yüksek çok yönlülük, tekstil malzemelerinin tıbbi alanda bandajlardan tam yapay kan damarlarına kadar pek çok uygulamada bulunmasına önemli bir katkı sağlamaktadır. Günümüzde tekstil malzemelerinin medikal alanda kullanımı, tekstil malzemeleri fabrikasyon teknolojilerinin gelişmesi ile artmaktadır. Bu kullanım artışı diğer tekstil malzemeleri formlarında da gözlemlenebilir olsa da, nanoliflerden yapılan tekstil malzemeleri başı çeker. Bunun başlıca nedeni, nanofiber bazlı tekstil malzemelerini tıbbi uygulamalar için ideal hale getiren diğer birçok özelliğin yanı sıra yüksek spesifik yüzey alanları ve birbirine bağlı gözenekliliktir. Aerojeller son zamanlarda çok fazla ilgi gördü. Bu kısmen, bu malzemelerin sağladığı benzersiz özelliklerden ve çok yönlülüklerinden kaynaklanmaktadır; araştırma yapmak ve birçok uygulamaya dahil etmek için çekici bir malzeme haline geldiler. Aerojeller, yüksek gözenekli bir yapıya sahip, düşük yoğunluklu, açık hücreli malzemelerdir. Bu mikro yapı, aerojele son derece düşük termal iletkenlik, yüksek gözeneklilik ve yüzey alanı gibi olağanüstü bir özellik kazandıran oldukça kıvrımlı bir nanoparçacık ağı oluşturur. Pek çok aerojel türü vardır, ancak en yaygın olanları silis, karbon ve metal oksitlerden yapılanlardır. Bu üç tip arasında silika aerojel açık bir farkla en çok kullanılan aerojel türüdür. Karbondan yapılan aerojeller, esas olarak yakıt hücreleri ve süper kapasitörler için kullanılırken metal oksitlerden yapılan aerojeller, daha çok katalizörler ve karbon nanotüp üretiminde kullanılır. Öte yandan, silika aerojeller, havanın yarısı kadar termal iletkenliğe sahip oldukları için ve çoğunlukla ısı yalıtımı için kullanıldıkları için, çok düşük termal iletkenliklerinden yararlanırlar. Silika aerojeller, geniş çapta ve en yaygın olarak üretilen aerojellerdir. Sentezleme işlemi başlıca üç ana aşamadan oluşur: jelleşme, eskitme ve kurutma. Jelleşme, silika jelin, bir jelleşme katalizörünün eklenmesi yoluyla kararlı bir silika nanoparçacıklarının kararsız hale gelmesinin meydana geldiği ve dolayısıyla pH'ını değiştirerek yüzey yükünü değiştirdiği bir sol-jel işlemi tarafından üretildiği aşamadır. Bu aşamada ana parçacıklar oluşur ve kümeler halinde birleştirilir, ardından inci kolyeyi andıran bir yapıda kesişir. Eskitme, ilk adımda hazırlanan jelin, stok solüsyonunda eskitildiği jelleşmeden sonra gelir. Son aşama, çoğu kişi tarafından sentez sürecindeki en kritik adım olarak kabul edilen kurutmadır. Silika aerojellerin kurutulabildiği farklı teknikler vardır ve her teknik kısmen farklı özelliklere sahip farklı tipte bir aerojel ile sonuçlanır. En yaygın kurutma tekniği süperkritik kurutmadır. Bu, buharlaşma sırasında yüksek kapileri önlemek için yapılır. Kaçınılmazsa gözeneklerin çökmesine neden olabilir. Kritik noktası 31◦C ve 73 bar olan CO2'ye dayalı süperkritik sıvı olarak CO2'nin kullanılması, toplu doğa sürecine rağmen artık endüstriyel üretimde en yaygın yaklaşımdır. Bu teknikler, farklı şekil ve boyutlarda kalıplanabilen ve aerojelin gözeneklerini sağlam tutan katı bir aerojel üretir. Yüzey alanı bakımından en gözenekli ve aynı zamanda en yüksek olanıdır. İkinci teknik dondurarak kurutmadır. Bu kurutma işlemi, kriyojel adı verilen özel bir aerojel türü üretir. Bu kriyojeller, başlangıç çözücüsüne ve öncü konsantrasyonlarına bağlı olarak mikro ölçekten sıcaklık ve donma hızına kadar değişen gözenek boyutlarına sahip olabilir. Son kurutma tekniği, daha çok endüstriyel ölçekte silika aerojel granül ve toz üretmek için kullanılan ortam basınçlı kurutmadır. Kılcal kuvvetler ve büzülme, ortam basıncında kuruma boyunca gerçekleşir, ancak bazı yüzey modifikasyonları ve eskime ile kontrol altında tutulabilir. Bu yöntem, süper kritik derecede kurutulmuş aerojele kıyasla daha yoğun olan ve kserojel olarak bilinen bir aerojel türünü üretir. Kserojeller, aerojellerin özel bir şeklidir. Sol-jel, ortam koşullarında kurutulduğunda elde edilirler. Kserojeller, aerojeller gibi gözenekli malzemelerdir. Ortamda kurutulmuş, çapraz bağlı polimerik ağlardan yapılmıştır. Yüksek gözeneklilik, yüksek yüzey alanı gibi aerojellere benzer, ancak daha az karmaşık ve çok daha ucuz üretim maliyetine sahip özelliklere sahiptirler. Aerojellere benzer şekilde, Kserojeller organik veya inorganik öncülerden hazırlanabilir. Kserojellerin en dikkate değer avantajı, uyluktan ilaç yükleme kapasitesi ve sürekli bir ilaç salımını sürdürme yeteneğidir. Ayrıca biyouyumludurlar ve toksik değildirler, bu da kserojelleri birçok biyomedikal uygulama için uygun hale getirir. İlaç verme, belirli bir ilacın veya bileşiğin verilme şeklidir.Yıllar boyunca birçok ilaç dağıtım sistemi geliştirilmiştir. Başlıca üç tip ilaç salım mekanizması vardır. Konvansiyonel salım, yani ilacın salımının anlık bir hızda hemen gerçekleştiği ani salım, bu nedenle anında salım adı verilir. İkinci tip, ilacın belirli bir süre boyunca yavaş salınımını tanımlayan sürekli salınımdır. Üçüncü tip kontrollü salım olup, aynı zamanda ilacın yavaş, ancak öngörülebilir ve programlanmış bir hızda salınmasını da tanımlar. Bu çalışma, topikal ilaç uygulaması için hidrokortizon yüklü kserojel tasarlamayı ve geliştirmeyi amaçlamıştır. Silika kserojel, silika öncüsü olarak, TMOS katalizör olarak ,Amonyum hidroksit ve yardımcı çözücü olarak Metanol kullanılarak sentezlenmiştir. Kserojel bilyeli öğütülerek ince toz haline getirilmiş ve yüzey alanı, gözenek boyutu ve hacmi analiz edilmiştir. Bunlara ek olarak, hidrokortizon kserojele, PVA nanolifli mat PVA/hidrokortizona ve kserojel bir PVA nanolifli matın (PVA/hidrokortizon yüklü kserojel) içine yüklenmiştir. Bu numunelerin tümü için in vitro ilaç salım analizi gerçekleştirilmiştir. PVA, biyouyumlu özellikleri ve kararlılığı nedeniyle seçilmiştir. Örneklerde bulunan liflerin ve elementin yüzeyini araştırmak için SEM ve EDAX analizleri yapılmıştır. Ek olarak, nanolifli matlardaki malzemeleri tanımlamak için FTIR analizi yapılmıştır. Sonuç, silika öncü çözeltisi olarak TMOS, katalizör olarak NH₄OH ve yardımcı çözücü olarak Metanol kullanılarak başarılı bir Silika kserojel sentezini gösterdi. Sentezlenen silika kserojeller, özellikleri üzerinde herhangi bir olumsuz etki olmaksızın bir bilyalı değirmende 15-20 dakika boyunca 30hz'de başarılı bir şekilde öğütüldü. Sentezlenen silika xerojel tozunun yüzey alanı 505 m²/g, gözenek hacmi 0.48 cm³/g idi. Ortalama gözenek boyutu 3.8nm, nanoparçacık boyutu 11.8nm ve medyan gözenek genişliği 0.68nm. Hidrokortizon, 1:2 oranında silis kserojele başarıyla yüklendi ve iki elektrodöndürme numunesi elektro eğirme işlemine tabi tutuldu; biri hidrokortizon yüklü PVA'dan (PVA/hidrokortizon), ikincisi PVA ve hidrokortizon yüklü kserojelden (PVA/hidrokortizon yüklü kserojel) oluşur. Akış hızı 1.0mL/sa, voltaj 20kV ve toplayıcı ile iğne ucu arasındaki mesafe 15 cm olanların imalatında elektroeğirme kullanıldı. SEM sonuçları, PVA/hidrokortizon yüklü kserojelde hidrokortizon yüklü kserojel varlığını gösterirken, PVA/hidrokortizon numunesinde hidrokortizonun saptanmasının zor olduğunu gösterdi. Bu sırada EDAX sonuçları, diğer numunenin yanı sıra PVA/hidrokortizon yüklü kserojel örneğinde kserojel ve hidrokortizonun varlığını gösterdi. Buna ek olarak, her iki örneğin FTIR analizi EDAX bulgularını destekledi. Hidrokortizon yüklü kserojel için yapılan laboratuvar ortamında ilaç salım çalışması, hidrokortizonun başlangıçta kserojelden hızlı bir oranda salındığını, ancak bundan sonra salınmanın daha yavaş ve sürekli hale geldiğini ve kserojel içine yüklenen başlangıçtaki hidrokortizon miktarının %69,3'ünün 25 gün içinde salındığını gösterdi. Ayrıca, PVA/hidrokortizon yüklü kserojel için laboratuvar ortamında ilaç salım çalışması, hidrokortizon yüklü kserojelinkine benzer bir davranış gösterdi ve kserojele yüklenen başlangıç hidrokortizon miktarının %79,2'si 25 gün içinde salındı. Bu arada, hidrokortizon yüklü PVA için yapılan laboratuvar ortamında ilaç salım çalışması, geleneksel/geciktirilmiş bir ilaç salım davranışı gösterdi ve PVA'ya yüklenen başlangıç hidrokortizon miktarının %98,55'i 30 dakika içinde salındı.

Özet (Çeviri)

Textile materials have always been utilized in the medical field. The unique properties they offer, biocompatibility and versatility are the major reasons behind that. They can be found in applications ranging from a simple bandage to full on blood vessels. Nanofiber-based textile materials are textile materials known for their high surface area and interconnected porosity. Nanofiber- based textile materials can be fabricated with a variety of methods yet; the most dominant method is electrospinning. Furthermore, in the recent years there has been a rise of interest in different materials as well such as; aerogels. Aerogels are porous materials that have unique properties that make them good candidates for drug careering and releasing. Aerogels can be made of different materials such as polymers, biopolymers and metal oxides but the most common types of aerogels are silica, carbon and metal oxide aerogels. The process of synthesizing aerogel consists mainly of three stages; gelation, aging and drying. The process of drying aerogels affects the synthesized aerogel greatly as you can have three different types of aerogels by just using a different drying technique. Xerogel is one of the types of aerogels and it is achieved by drying aerogels at ambient pressure. This study aimed to design and develop a PVA/hydrocortisone loaded xerogel electrospun mat for topical drug delivery. The silica xerogel was synthesized using TMOS as a silica precursor, Ammonium hydroxide as a catalyst and Methanol as a co-solvent. The xerogel was ball-milled into fine powder and had its surface area, pore size and volume analyzed. In addition to that, hydrocortisone was loaded into three different samples; one consisting of only xerogel, the second of only PVA nanofibrous mat and the third consisting of both xerogel and PVA nanofibrous mat. In vitro drug release analysis was carried out for all of these samples. PVA was chosen for its biocompatible properties and stability. SEM and EDAX analyses were carried out to investigate the surface of the fibers and elements existing in the samples respectively. In addition to that, FTIR analysis was performed to identify the different materials making up the nanofibrous mats. The synthesized silica xerogel had a surface area of around 505 m²/g, pore size of around 3.8 nm and a pore volume of 0.48 cm³/g. SEM images showed the hydrocortisone loaded xerogel inside the PVA nanofibrous mat and the EDAX analysis confirmed the existence of silicone in the samples due to the existence of silica xerogel as well as a high concentration of Carbon due to hydrocortisone. The hydrocortisone loaded xerogel showed a slow sustained drug delivery release behavior and around 69.3% of the loaded hydrocortisone was released in 25 days. The PVA/xerogel/hydrocortisone nanofibrous mat showed a similar drug release behavior with a release of around 79.2% of the hydrocortisone initially loaded with PVA was released in just 30 minutes. Demonstrating a conventional or retarded drug release behavior. Meanwhile, the PVA/hydrocortisone electrospun mat showed a completely different drug release behavior. Around 98.55% of the hydrocortisone initially loaded into the PVA. In conclusion, Silica xerogel as a drug carrier was successfully synthesized. It was loaded with hydrocortisone. Hydrocortisone loaded silica xerogel drug release was investigated as well as PVA/xerogel/hydrocortisone and PVA/hydrocortisone. The result of these three different sample types were collected and compared. Both hydrocortisones loaded xerogel and PVA/xerogel/hydrocortisone showed a slow sustained drug release behavior. Meanwhile PVA/hydrocortisone showed a retarded drug release behavior. These results suggest the capability of PVA/hydrocortisone load xerogel mat to work as a sustained/controlled topical drug delivery carrier.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    903991

    Çift katmanlı biyofonksiyonel yara örtüsü tasarımı ve geliştirilmesi

    Design and development of a dual-layer biofunctional wound dressing

    ZELAL SOYLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyomühendislikYıldız Teknik Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESMA ÖZEROL

  2. Tez No

    747479

    Kronik yaralar için 3B basılmış kontrollü ilaç salım sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi

    Design and development of 3D-printed controlled drug release system for chronic wounds

    SENA HARMANCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyomühendislikYıldız Teknik Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ

    DR. SÜMEYYE CESUR

  3. Tez No

    847164

    Türkiye'de istilacı olan Nil tilapia balığı Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) derisi ile bitkisel antibakteriyel maddelerin kombine kullanımı ile yapılan çok katlı nanolif bir medikal yara örtüsü üretimi

    Creation of a multi-layers nanolif medical wound with the combined use of herbal antibacterial agents and the skin of Nil tilapia Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758), an invasive fish species in türkiye

    FATMA TALİA KURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyolojiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DANIELA GIANNETTO

  4. Tez No

    570307

    Elektroçekim yöntemi ile üretilen nişasta biyopolimerinin mekanik özelliklerinin tayini ve geliştirilmesi

    Determination and development of mechanical properties of starch biopolymer produced by electrospinning method

    AYŞE FEYZA ARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVHAN MÜGE YÜKSELOĞLU

  5. Tez No

    75074

    Pervaporasyon ile ipa/su ve MTBE/metil alkol azeotropik karışımlarının ayrılması

    Başlık çevirisi yok

    NİLÜFER DURMAZ (HİLMİOĞLU)

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Temel İşlemler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMA TÜLBENTÇİ

Geri Dön