Geri Dön

Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid

Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı

PDF İndir

  1. Tez No: 831650
  2. Yazar: YASEMİN KAPTAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 225

Özet

Son yıllarda biyolojik olarak parçalanabilen, biyobozunur polimerler özellikle medikal uygulamalarda büyük ilgi görmüş ve geleneksel petrol temelli sentetik polimerlerin yerini almaya başlamıştır. Polikaprolakton (PKL), biyolojik olarak parçalanabilme özelliğine sahip alifatik bir polyesterdir. Yapısındaki alifatik ester bağları hidrolize duyarlıdır ve bu sayede vücut içerisinde biyolojik olarak parçalanabilmektedir. Bununla birlikte, biyolojik olarak parçalanması vücutta oldukça yavaştır. Uygulama alanına göre biyobozunurluğun artırılması gerektiği takdirde çeşitli yöntemler kullanılarak biyobozunma hızı artırılabilir. Bu yöntemler arasında farklı polimerler ile harman, kompozit ya da kopolimerler oluşturularak veya farklı üretim yöntemleri kullanılarak kristalinite yüzdesinin azaltılması sayılabilir. Hibrit polimerler, iki farklı polimer tipinden veya bir polimer ve bir inorganik dolgu malzemesinden oluşur. Bu tür hibrit polimerler sayesinde hibrit sistemin bileşenlerinin kendi başlarına kullanılmasıyla elde edilemeyen özellikler elde edilebilir. Üstün fiziksel, mekanik ve kimyasal özelliklere sahip dayanıklı polimerik malzemeler tıbbi uygulamalar için oldukça talep görmektedir. Bu malzemelerin, çok düşük veya çok yüksek pH ortamları ve mekanik stres gibi insan vücudunun zorlu koşullarında dayanım ve performans gösterebilmesi çok önemlidir. Bu tür gelişmiş tıbbi cihazların üretilmesine yönelik yaklaşımlardan biri, hibrit polimerik malzemelerin kullanılmasıdır. Basit bir ifadeyle, bir hibrit polimer, biri doğal veya sentetik bir polimer olan ve moleküler düzeyde birbirleriyle etkileşime giren iki bölmeden oluşan malzemedir. Organik/inorganik hibrit bir sistemin oluşumu, her bir bileşenin avantajlı özelliklerinden yararlanılmasına veya bazen sinerjik olarak gelişmiş özellikler yaratılmasına izin verir. Özellikle ilaç verme ve kontrollü salım uygulamalarında, demir oksit nanoparçacıkları, altın nanoparçacıkları, gümüş nanoparçacıkları, gözenekli silika ve çeşitli kil türleri gibi birkaç inorganik malzeme ya ayrı ayrı ya da polimerlerle birleşerek yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu inorganik malzemeler küçük partikül boyutları ve gelişmiş optik, elektriksel ve mekanik özellikleri nedeniyle tercih edilmektedir. İnorganik malzemelerin üstün özellikleri olmasına rağmen, bu tür inorganik parçacıkların ilaç taşıyıcıları olarak kullanılmasının bazı sakıncaları vardır. Ana dezavantaj, stabilite ve iyi dağılım sağlamak için yüzey modifikasyonları gerektirmeleridir. Genel olarak, bu inorganik partiküller, biyobozunur ve biyouyumlu polimerlerle kaplama, aşılama veya kompozitler oluşturma yoluyla ilaç salım uygulamalarında kullanılır. Bu yaklaşım aynı zamanda başarılı ilaç salım sisteminin geliştirilmesinde anahtar özelliklerden biri olan partiküllerin biyouyumluluğunu da arttırır. Bu polimerler sentetik veya doğal olabilir ve tıbbi uygulamalar için organik/inorganik hibrit sistemlerde en yaygın olarak kullanılan polimerler polikaprolakton, polivinil alkol, poli(d,l-laktid-ko-glikolid), polietilen glikoldur. Bir polimer ve inorganik partiküller ile geliştirilen organik/inorganik hibrit sistemler, iki bileşen arasındaki etkileşimlere bağlı olarak iki ana grup altında sınıflandırılabilir. Sınıf 1 hibrit sistemlerde, inorganik parçacıklar, Van der Waals, elektrostatik etkileşimler ve hidrojen bağı gibi zayıf moleküller arası kuvvetler tarafından polimer matrisinde tutulur veya matris içerisine kapsüllenir. Organik/inorganik hibrit malzemelerin bu sınıfı, yerinde veya yerinde olmayan yöntemlerle sentezlenebilir. 2. Sınıf organik/inorganik hibrit sistem, organik ve inorganik bileşenler arasındaki kovalent veya iyonik bağ ile oluşturulur. Bu kovalent bağlanma, inorganik partiküllerin varlığında polimerin yerinde sentezi, inorganik malzemenin yerinde oluşturulması veya her ikisi de ex situ olarak üretilen polimer ve inorganik malzemenin kombinasyonu olmak üzere iki farklı yaklaşımla oluşturulabilir. Arayüz karakteristiği, geliştirilen hibrit sistemin özelliklerini değiştiren önemli bir faktördür. PKL, bozunma ürünleri vücutta metabolize edilebildiği veya doğrudan vücuttan atılabildiği için biyouyumluluğu yüksek bir polimerdir. Biyobozunurluğu ve biyouyumluluğu nedeniyle PKL, tıbbi uygulamalarda kullanım için ABD Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylanmıştır. PKL tabanlı materyaller, kemik dokusu rejenerasyonu, cilt dokusu mühendisliği ve vasküler doku mühendisliği uygulamalarında başarıyla kullanılmıştır. Ek olarak, PKL bazlı ilaç salım sistemlerini kullanan çeşitli çalışmalar yapılmıştır. PKL, halka açma polimerizasyonu (ROP) yoluyla hem kimyasal hem de enzimatik olarak sentezlenebilir. Endüstriyel üretimde kalay oktoat metalik bir katalizör olarak kullanılır. Metalik katalizörler yüksek sıcaklık ve basınçta çalışır. Ayrıca, son ürün, uzaklaştırılmamış metalik kalıntı nedeniyle toksik olabilir ve bu nedenle PKL'nin tıbbi uygulamalarda kullanılma şansını azaltır. Öte yandan, enzimler toksik değildir ve daha hafif koşullarda reaksiyonları katalize edebilir. Lipaz enzimleri, ε-kaprolaktonun (KL) polimerizasyonunu katalize eder. Bu reaksiyonun ilk basamağında lipaz enzimi ε-kaprolakton ile reaksiyona girerek enzim-KL kompleksini oluşturur. Daha sonra ortamdaki hidroksil uçlu molekül ara ürün ile reaksiyona girer ve polimerin ilk zinciri oluşur. Daha sonra zincir büyümesi bu molekül aracılığıyla devam eder. İlaç taşıma sistemi (DDS) tasarımları, ilacın farmakokinetiğini ve biyolojik dağılımını geliştirir ve sürekli bir salım profili sağlar. DDS, geleneksel ilaç formülasyonlarına kıyasla bazı istisnai özellikler sağlar. Hastalıkların tedavisinde kullanılan aktif maddelerin en büyük dezavantajı, bazı moleküllerin hidrofobik karakterde olması nedeniyle vücut sıvılarında aglomere olmasıdır. Geleneksel ilaç formülasyonları, uygun katkı maddeleri kullanarak bu karmaşıklığa bir çözüm getirmektedir. Bununla birlikte, bu katkı maddelerinin amaçlanan etki alanı üzerinde olumsuz etkileri olabilir. DDS tasarımlarında genellikle ipek fibroin, kolajen, jelatin, albümin, nişasta, selüloz, kitosan, poli(laktik asit), polikaprolakton, poliglikolik asit ve polilaktik glikolik asit gibi biyouyumlu polimerler kullanılmakta ve bu da katkı maddesi ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Bu tür tasarımlarda kullanılan ilaç taşıyıcı da dozajı kontrol ederek ve toksik limitin altında tutarak hedeflenen bölgeyi aktif moleküllerin toksik etkilerinden korur. Taşıyıcı malzemenin bir başka işlevi, aktif molekülleri vücut metabolizması tarafından erken ve hızlı bozulmadan korumaktır. Akıllı ilaç taşıma sistemleri (SDDS), aktif maddeleri istenen etki alanına iletmek ve fiziksel veya kimyasal bir değişiklikle uyarıldığında serbest bırakmak için tasarlanmış ve geliştirilmiş sistemlerdir. SDDS'yi kullanmanın temel amacı, aktif malzemenin, hedeflenmeyen bölgelere herhangi bir yan etkiye neden olmadan istenen eylem bölgesine iletilebilmesi için salım kinetiğini kontrol etmektir. Aktif maddenin kontrollü salımı genellikle uyaranlara tepki veren polimerler tarafından sağlanır. Bu tür polimerler, ilaç salımını kolaylaştıran farklı fiziksel koşullara maruz kaldıklarında yapısal değişikliklere uğrayabilirler. Fiziksel ortamdaki bu değişiklikler veya“uyarıcılar”, ışık radyasyonu, sıcaklık, pH ve manyetik uyaranlar olabilir. SDDS, pH'a duyarlı sistemlerin oldukça araştırıldığı kanser tedavisinde özellikle yararlıdır. Kalkonlar, bitkilerde doğal olarak bulunan açık zincirli moleküllerdir. Kimyasal yapıları, aralarında üç karbonlu α,β-doymamış karbonil sistemi bulunan iki aromatik halkadan oluşur. Bu yapı, kalkonlar ve diğer flavonoidler arasındaki temel farktır. Kalkonların kimyasal yapısı, aromatik halkalara fonksiyonel grupların eklenmesiyle çeşitlendirilebilir. Bitkilerde kalkon molekülleri, ayırt edici, yoğun sarı bir renge sahip oldukları için pigment görevi görür. Trans-kalkon (TC), doğada bol miktarda bulunması, kolay elde edilebilmesi ve basit yapısı nedeniyle biyolojik aktiviteleri açısından son yıllarda dikkatleri üzerine çekmiştir. TC'nin çeşitli tiplere karşı antikanser aktivitesi olduğu kanıtlanmıştır. Trans-kalkonun anti-leishmania aktivitesi geniş çapta araştırılmıştır. Çalışmalar, Leishmania amazonensis kaynaklı kutanöz leishmaniasis tedavisi için bileşiğin etkisini göstermiştir. TC ayrıca anti-inflamatuardır ve çeşitli inflamatuar hastalıkların neden olduğu oksidatif stresi azaltarak etki eder. Bununla birlikte, TC'nin klinik kullanımında, esas olarak suda çözünemez olması ve dolayısıyla düşük biyoyararlanımı olmak üzere sınırlamalar vardır. TC bitki bazlı bir kimyasaldır, bu nedenle vücuttaki toksisitesi sentetik ilaç moleküllerine kıyasla nispeten düşüktür. Bununla birlikte, vücutta TC birikiminin son derece riskli bir yönü, TC'nin bir proöstrojen olmasıdır. TC, metabolik olarak diğer birçok kimyasala dönüştürülür. Bu bileşiklerin östrojenik aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir. Dişilerde erken ergenlik, obezite, sperm sayısında azalma, üreme organlarında ve cinsel davranışlarda değişiklikler ve bazı kanser türlerinde artış gibi ksenobiyotik bileşiklerin bu östrojenik aktivitesine bağlı olarak memelilerde birçok olumsuz sağlık etkisi meydana gelebilir. Bu nedenle, TC tedavisinin dozajını kontrol etmek ve TC moleküllerinin vücutta birikmesini önlemek çok önemlidir. Bu çalışma, düşük kristallik ve hidrofilik karaktere sahip PKL ve silika partiküllerine dayalı yeni bir hibrit polimer sentezlemeyi amaçlamıştır. Sentez reaksiyonu, immobilize edilmiş Candida antarctica Lipase B ile katalize edilen ε-kaprolaktonun in situ halka açma polimerizasyonudur. Bu çalışmada, Candida antarctica Lipaz B'nin serbest formu fiziksel adsorpsiyon ile pirinç kabuğu külü üzerine immobilize edilmiştir. Enzim immobilizasyonu sağlanarak CALB'nin özgüllüğü ve stabilitesi arttırılmıştır. Enzimin immobilize edildiği destek materyali önceden temizlenmiş pirinç kabuklarının 650 °C'de 6 saat fırında yakılmasıyla hazırlanmıştır. Üretilen RHA, daha sonraki adımlarda nanohibrit sisteminin oluşumunda çok önemli bir rol oynayan yüksek silika içeriğine sahip bir malzemedir. RHA yüzeyine enzim adsorpsiyonunu kolaylaştıracak fonksiyonel gruplar eklemek için enzim immobilizasyonundan önce 3-APTES, 3-APTMS, 3-GPTMS ve 3-TMSPDA olmak üzere dört farklı organosilan bileşiği kullanılarak yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. TGA eğrilerinin analizinden elde edilen sonuçlar, farklı organosilan bileşiklerinin farklı davrandığını göstermiştir. Yüzey modifikasyon yüzdeleri 3-APTES, 3-APTMS, 3-GPTMS ve 3-TMSPDA için sırasıyla %1,2, %0,8, %3,7 ve %10,1 olarak hesaplanmıştır. Bu reaksiyon, RHA'nın –OH grupları ve kullanılan silanizasyon ajanlarının metoksi veya etoksi grupları aracılığıyla gerçekleşmiş ve Si-O-Si bağları oluşmuştur. Yüzeyi modifiye edilmiş RHA üzerinde CALB immobilizasyonundan sonra, elde edilen katalitik sistemler, ε-kaprolaktonun polimerizasyonunu katalize etmek ve PKL bazlı nanohibrit sistemlerin yerinde sentezini gerçekleştirmek için kullanılmıştır. Bu reaksiyon sırasında, saf PKL'nin uzun, alifatik zincirlerinin yanı sıra yüzeyi modifiye edilmiş RHA'nın serbest –OH gruplarına aşılanmış kısa PKL zincirleri sentezlenmiştir. Bu nedenle, silikadan PKL aşılamasının başarılabilmesi için yüzey modifikasyonunu optimum seviyede tutmak çok önemlidir. TGA eğrileri ile yapılan hesaplamalar silanizasyon yüzdesi ile aşı yüzdesi arasındaki ilişkiyi kanıtlamıştır. Silanizasyon yüzdesi %10,1 olan T-RHA aşılı PKL üretememiştir. Bu analizden elde edilen kanıtlar, belirli bir miktarda artan silanizasyon yüzdesinin aşılama verimliliğini arttırdığını göstermektedir. Önceki çalışmalar, PKL zincir uzunluğu ile yüzey Si-OH gruplarının sayısı arasında ters bir ilişki olduğunu öne sürmektedir. Bu çalışmanın bulguları, silanol gruplarının yüksek sayıda büyüyen zincirle sonuçlanan polimerizasyon reaksiyonu için yardımcı başlatıcılar olarak davrandığını öneren önceki çalışmaların bulgularıyla uyumludur. Nanohibritlerde düşük moleküler ağırlık ve silika tarafından kristal oluşumunun engellenmesi ile ilişkili olarak tüm nanohibrit numunelerin kristallik yüzdesinde önemli bir düşüş gözlemlenmiştir. Ayrıca aşılanmış PKL'nin neden olduğu kısıtlı hareketliliğe bağlı olarak artan camsı geçiş sıcaklığı gözlemlenmiştir. PKL bazlı nanohibritler hidrofiliktir. Nanohibritlerin hidrofilik karakteri, yüklü ilaç moleküllerinin biyoyararlanımını belirgin bir şekilde artırabilir, bu nedenle nanohibritler, ilaç salım uygulamaları için bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmanın devamında, O/W emülsiyonu yöntemi ile mikroküreler ve arayüzey polimer biriktirme yöntemi ile nanoküreler geliştirilmiş ve yükleme etkinliği ve in vitro salım davranışı araştırılmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde sentezlenen PKL tabanlı nanohibritler, bu ilaç salım sistemlerinde polimerik taşıyıcı olarak kullanılmıştır. Bu araştırmanın sonucu, %60-75 kapsülleme verimliliğine sahip optimum mikroküre formülasyonlarının olduğunu göstermiştir. Bu çalışmadan ortaya çıkan daha önemli bulgulardan biri, TC salınımının kontrollü bir şekilde 22-57 güne uzatılmış olmasıdır. Suda çözünmeyen bir molekül olan TC'nin biyoyararlanımını artırabildiğinden, hidrofiliklik üretilen mikrokürelerin önemli bir özelliğidir. Ara yüzey polimer biriktirme veya nano çökeltme yöntemiyle üretilen TC yüklü nanoküreler ile de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Nanoküreler ile daha yüksek kapsülleme verimliliği (%80-83) elde edilmiştir. Nanokürelerden TC salımı, mikroküre formülasyonlarına göre arttırılmıştır; kümülatif salım %83-90'a ulaşmıştır. Nanoküreler pH'a bağlı salım davranışı göstermiştir; salım ortamının asitliği ilaç salımını arttırmıştır. Asidik koşullar altında nanokürelerden artan TC salımının, asidik koşullar altında flavilyum katyonlarının oluşumu nedeniyle TC'nin artan çözünürlüğünden kaynaklandığı düşünülmektedir. TC salımı, nötral pH'da 28 güne uzatılmıştır. Su temas açısı ölçümleri, nanokürelerin hidrofilik karakterini de ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmanın bulguları, hastalıkların uzun süreli tedavisinin sağlanmasında mikrokürelerin ve nanokürelerin olası bir uygulamasını önermektedir. Asidik salım ortamı ilaç salımını desteklemiş ve daha hızlı salım kinetiği ve artan kümülatif salım ile sonuçlanmıştır. Mikroküre ve nanoküre formülasyonlarından pH ile tetiklenen ilaç salımı, kanser tedavisinde tümör hedefli ilaç taşınımı ve salımı için kullanılabilir. Mevcut çalışma, akıllı ilaç salımında söz konusu hibrit polimerin uygulanmasına yönelik gelecekteki araştırmalar için zemin hazırlamaktadır. Sitotoksisite, hücre canlılığı ve in vivo farmakokinetiği belirlemek için kapsamlı bir çalışmanın yapılması gerekmektedir.

Özet (Çeviri)

In recent years, biodegradable, biodegradable polymers have received great attention especially in medical applications and have begun to replace traditional petroleum-based synthetic polymers. Durable polymeric materials with superior physical, mechanical and chemical properties are highly demanded for medical applications. It is crucial that these materials can survive and perform in the harsh conditions of the human body, such as very low or very high pH environments and mechanical stress. One approach to manufacturing such advanced medical devices is the use of hybrid polymeric materials. In simple terms, a hybrid polymer is material consisting of two compartments, one of which is a natural or synthetic polymer, interacting with each other at the molecular level. The formation of an organic/inorganic hybrid system allows us to take advantage of the advantageous properties of each component or to create enhanced properties, sometimes synergistically. Especially in drug delivery and controlled release applications, several inorganic materials such as iron oxide nanoparticles, gold nanoparticles, silver nanoparticles, mesoporous silica and various types of clay are widely used either individually or in combination with polymers. These inorganic materials are preferred because of their small particle sizes and improved optical, electrical and mechanical properties. Despite the superior properties of inorganic materials, the use of such inorganic particles as drug carriers has some drawbacks. The main disadvantage is that they require surface modifications to ensure stability and good dispersion. Generally, these inorganic particles are used in drug delivery applications by coating or grafting with biodegradable and biocompatible polymers or forming composites. This approach also increases the biocompatibility of particles, which is one of the key features in the development of successful drug delivery system. These polymers can be synthetic or natural, and the most commonly used polymers in organic/inorganic hybrid systems for medical applications are polycaprolactone, polyvinyl alcohol, poly(d,l-lactide-co-glycolide), polyethylene glycol. Organic/inorganic hybrid systems developed with a polymer and inorganic particles can be classified under two main groups depending on the interactions between the two components. In Class 1 hybrid systems, inorganic particles are trapped or encapsulated in the polymer matrix by weak intermolecular forces such as Van der Waals, electrostatic interactions, and hydrogen bonding. Class 2 organic/inorganic hybrid system is formed by covalent or ionic bonding between organic and inorganic components. This covalent bonding can be formed by two different approaches: polymer in situ synthesis in the presence of inorganic particles, in situ formation of inorganic material, or a combination of polymer and inorganic material, both of which are produced ex situ. Interface characteristic is an important factor that changes the characteristics of the developed hybrid system. PCL has high biocompatibility as its degradation products can be metabolized in the body or excreted directly from the body. Because of its biodegradability and biocompatibility, PCL has been approved by the US Food and Drug Administration for use in medical applications. PCL-based materials have been successfully used in bone tissue regeneration, skin tissue engineering and vascular tissue engineering applications. In addition, several drug release studies using PCL-based drug delivery systems have been reported. PCL can be synthesized both chemically and enzymatically via ring-opening polymerization (ROP). Industrially, tin octoate is used as a metallic catalyst. Metallic catalysts operate at high temperature and pressure. Also, the end product may be toxic due to unremoved metallic residue, thus reducing the chances of PCL's medical applications. On the other hand, enzymes are non-toxic and can catalyze reactions in milder conditions. Lipase enzymes catalyze the polymerization of ε-caprolactone (CL). Drug delivery system (DDS) designs improve drug pharmacokinetics and biodistribution and provide a sustained release profile. DDS provides some exceptional properties compared to conventional drug formulations. The major disadvantage of active substances used in the treatment of diseases is that some molecules agglomerate in body fluids due to their hydrophobic character. Conventional drug formulations provide a solution to this complexity by using appropriate additives. However, these additives can have adverse effects on their intended site of action. The drug carrier used in such designs also protects the targeted area from the toxic effects of active molecules by controlling the dosage and keeping it below the toxic limit. Another function of the carrier material is to protect active molecules from premature degradation and rapid degradation by body metabolism. Smart drug delivery systems (SDDS) are systems designed and developed to deliver active substances to the desired site of action and to release them when stimulated by a physical or chemical change. The main purpose of using SDDS is to control the release kinetics so that the active material can be delivered to the desired site of action without causing any side effects to the non-targeted sites. Controlled release of the active ingredient is usually provided by stimuli-responsive polymers. Such polymers can undergo structural changes when exposed to different physical conditions that facilitate drug release. These changes in the physical environment, or 'stimulants', can be light radiation, temperature, pH, and magnetic stimuli. Chalcones are open-chain molecules naturally found in plants. Their chemical structure consists of two aromatic rings with a three-carbon α,β-unsaturated carbonyl system between them. The chemical structure of chalcones can be varied by adding functional groups to aromatic rings. Trans-chalcone (TC) has attracted attention in recent years in terms of its biological activities, due to its abundance in nature, its preparation and its simple structure. TC has been proven to have anticancer activity against several types. The anti-leishmania activity of trans-chalcone has been widely studied. TC is also anti-inflammatory and acts by reducing oxidative stress caused by various inflammatory diseases. However, there are limitations to the clinical use of TC, mainly due to its water-insoluble and thus low bioavailability. TC is a plant-based chemical, so its toxicity in the body is relatively low compared to synthetic drug molecules. However, one extremely risky aspect of TC accumulation in the body is that TC is a proestrogen. TC is metabolically activated to many other chemicals. These compounds have been shown to have estrogenic activity. Many adverse health effects may occur in mammals due to this estrogenic activity of xenobiotic compounds, such as precocious puberty in females, obesity, decreased sperm count, changes in reproductive organs and sexual behavior, and an increase in certain types of cancer. Therefore, it is very important to control the dosage of TC therapy and prevent the accumulation of TC molecules in the body. This study aimed to synthesize a new hybrid polymer based on PCL and silica particles with low crystallinity and hydrophilic character. The synthesis reaction was in situ ring-opening polymerization of ε-caprolactone catalyzed by immobilized Candida antarctica Lipase B. In this study, the free form of Candida antarctica Lipase B was immobilized on rice husk ash by physical adsorption. The specificity and stability of CALB were increased by providing enzyme immobilization. The support material on which the enzyme was immobilized was first prepared by burning rice husks in an oven at 650 °C for 6 hours. The produced RHA is a material with a high silica content, which plays a very important role in the formation of the nanohybrid system in the next steps. In order to add functional groups that will facilitate enzyme adsorption to the RHA surface, the surface was modified using four different organosilane compounds, 3-APTES, 3-APTMS, 3-GPTMS and 3-TMSPDA, before enzyme immobilization. Results from the analysis of TGA curves found that different organosilane compounds behave differently. Surface modification percentages were calculated as 1.2%, 0.8%, 3.7% and 10.1% for 3-APTES, 3-APTMS, 3-GPTMS and 3-TMSPDA, respectively. This reaction took place through the –OH groups of RHA and the methoxy or ethoxy groups of the silanization agents used, and Si-O-Si bonds were formed. After CALB immobilization on surface modified RHA, the resulting catalytic systems were used to catalyze the ROP of ε-caprolactone and to synthesize PKL-based nanohybrid systems in situ. During this reaction, short PCL chains were grafted from the free –OH groups of surface-modified RHA as well as the long, aliphatic chains of pure PCL. Therefore, it is very important to keep the surface modification at an optimum level in order to achieve PCL grafting from silica. Evidence from this analysis shows that increasing the percentage of silanization by a given amount increases the grafting efficiency. Previous studies suggest an inverse relationship between PCL chain length and the number of surface Si-OH groups. The findings of this study are in line with those of previous studies that suggested the role of silanol groups as co-initiators for the polymerization reaction resulting in a high number of growing chains. A significant decrease in percentage of crystallinity was observed for all nanohybrid samples, which was associated with low molecular weight and inhibition of crystal formation by silica in the nanohybrids. Also increased glass transition temperature due to restricted mobility caused by grafted PCL. PCL-based nanohybrids were hydrophilic. The hydrophilic character of nanohybrids can markedly increase the bioavailability of poorly water soluble drug molecules. The second aim of this study is to develop TC-loaded microspheres with O/W emulsion and nanospheres with interfacial polymer deposition method and to investigate the loading efficiency and in vitro release behavior.PCL-based nanohybrids synthesized in the first part of this study were used as polymeric carriers in these drug delivery systems. The result of this research showed that there are optimum microsphere formulations with 60-75% encapsulation efficiency. One of the more important findings from this study is that TC release was prolonged in a controlled manner to 22-57 days. It is an important property of our hydrophilic microspheres as it can increase the bioavailability of poorly water-soluble TC. Similar results were obtained with TC-loaded nanospheres produced by interfacial polymer deposition or nano-deposition method. Higher encapsulation efficiency (80-83%) was obtained with nanospheres. TC release from the nanosphere formulation was increased relative to the microsphere formulations; cumulative emissions reached 83-90%. The nanospheres showed pH-dependent release behavior; the acidity of the release medium increased the release. The TC release has been extended to 28 days under neutral conditions. Water contact angle measurements also revealed the hydrophilic character of the nanospheres.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    884188

    Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester

    Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması

    ŞENOL BEYAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  2. Tez No

    677394

    Drug loading of G-PCL/RHA nanohybrid system and pH effect on drug release

    G-PCL/RHA nanohibrit sistemine ilaç yüklenmesi ve ilaç salımına pH etkisi

    ÇAĞLA MENTEŞOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  3. Tez No

    371699

    Anti-parkinsonian drug delivery across the blood-brain barrier

    Kan-beyin bariyerinden beyine anti-parkinson ilaç taşınması

    ZEYNEP BARÇİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    BiyomühendislikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DİLEK KESKİN

    YRD. DOÇ. DR. SEVAL KORKMAZ

  4. Tez No

    780589

    Targeted and controlled delivery of therapeutic agents using polymeric materials: Hydrogels, nanofibers, nanogels and micelles

    Terapötik ajanların polimerik malzemeler kullanarak hedefli ve kontrollü salınımı: Hidrojeller, nanolifler, nanojeller ve miseller

    İSMAİL ALTINBAŞAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AMİTAV SANYAL

    PROF. DR. RANA SANYAL

  5. Tez No

    291089

    Bovine serum albumin (BSA) nanoparçacıklarına pheophorbide-A'nın bağlanması ve 99mTc ile işaretlenerek radyofarmasötik potansiyelinin incelenmesi

    Linking of pheophorbide-A on bovine serum albumin (BSA) nanoparticles and investigation of radiopharmaceuticals potential labeled with 99mTc

    AYKUT ÖZGÜR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    KimyaEge Üniversitesi

    Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA YURT LAMBRECHT

Geri Dön