Comparison of naproxen-loaded zeolitic imidazolate frameworks (ZIF) and halloysite nanotube-zif composites with 3D printed PLA embedded in gelatin hydrogel
Naproksen yüklü ZİF'ı̇n ve hnt- zıf'in kompozit jelatin hı̇drojele gömülü 3D baskılı PLA'nın karşılaştırılması
- Tez No: 888073
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ, DOÇ. DR. ÖZGÜL GÖK ÖZATAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Bioengineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Nanotıp, nanoteknolojiyi biyomedikal bilimlerle birleştirerek hastalık yönetiminde yenilikçi çözümler sunan disiplinler arası bir alandır. Bu alan, özellikle teşhis, tedavi ve hastalıkların önlenmesi amacıyla geliştirilen sofistike ilaç taşıma sistemleriyle dikkat çeker. Nano taşıyıcıların hastalık yönetimindeki rolü, sadece ilaçların taşınmasıyla sınırlı değildir. Bu sistemler, aynı zamanda hedef hücrelere veya dokulara doğrudan ilaç teslimatı yaparak, tedavinin etkinliğini artırır ve yan etkileri azaltır. ZIF ve HNT gibi inorganik nano taşıyıcılar, yüksek stabiliteleri sayesinde biyolojik ortamda daha uzun süre dayanabilir ve bu da tedavi sürecinde süreklilik sağlar. Ayrıca, bu taşıyıcıların yüzey modifikasyonlarına olanak tanıyan yapıları, onları çeşitli biyolojik ortamlara uyarlanabilir hale getirir. Bu özellikler, nano taşıyıcıların kanser tedavisi, enfeksiyon kontrolü ve kronik hastalıkların yönetimi gibi geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmasını mümkün kılar. Bu sistemler, ilaçların biyolojik engelleri aşarak doğru ve kontrollü bir şekilde hedeflerine ulaşmasını sağlar. Bu çalışmada, ilaç taşıma sistemlerinin ana bileşeni olan Zeolitik Imidazolat Çerçeveleri (ZIF) ve Halloysit Nanotüpler (HNTs) incelenmiştir. Her iki nano taşıyıcı, yüksek ilaç yükleme kapasiteleri ve kontrollü ilaç salım mekanizmaları sayesinde ilaç dağıtımı için ideal adaylardır ve bu nedenle karşılaştırmalı analizler için uygundur. Metal-organik çerçeveler (MOF) sınıfına giren ZIF'ler, nanotıp ve ilaç dağıtım sistemlerinde nano taşıyıcı olarak kullanılmak için geniş bir özellik yelpazesi sunar. Bu özellikler arasında yüksek gözeneklilik, değiştirilebilir boyut ve yapı, uygun yüzey modifikasyonu, minimum toksisite, yüksek yükleme kapasitesi, gelişmiş stabilite, biyouyumluluk, su çözünürlüğü ve biyolojik bozunabilirlik bulunur. ZIF'ler, pH tepkisine duyarlılıkları sayesinde ilaçların hedeflenen bölgelerde serbest bırakılmasını sağlar, bu da tedavi etkinliğini artırır. HNT'ler ise, biyouyumlulukları, geniş yüzey alanları ve yüzey modifikasyon kapasiteleri ile öne çıkar. Bu özellikleri sayesinde ilaç taşıma sistemleri için son derece uygundurlar. HNT'ler, kontrollü ve uzun süreli ilaç salımı yapabilme yeteneğine sahip olmalarının yanı sıra düşük toksisiteye sahip olup doğada bol miktarda bulunurlar. HNT'lerin pH'ye duyarlı ilaç salım özellikleri, hassas ve hedefe yönelik ilaç dağıtımını daha da kolaylaştırır. ZIF'lerin ve HNT'lerin sahip olduğu bu benzersiz özellikler, onları sadece ilaç dağıtımında değil, aynı zamanda görüntüleme ve tanı sistemlerinde de kullanışlı hale getirir. Örneğin, ZIF'ler, MRI kontrast ajanları veya floresan işaretleyiciler olarak kullanılabilir, bu da hastalıkların erken teşhisine yardımcı olabilir. HNT'lerin geniş yüzey alanı, biyomoleküllerin bağlanmasına olanak tanır ve bu da biyosensörler geliştirilmesinde büyük avantaj sağlar. HNT-ZIF kombinasyonunun incelenmesi, bu iki malzemenin sinerjik etkilerini anlamamıza ve daha verimli ve hedefe yönelik tedavi yöntemleri geliştirmemize yardımcı olabilir. Bu tür çalışmalar, tıbbi araştırmalarda yeni ufuklar açarak, hastaların yaşam kalitesini önemli ölçüde artırabilir ve tedavi süreçlerini daha etkili ve güvenli hale getirebilir. Bu çalışmada, HNT-ZIF kombinasyonu, sentezlenen ZIF'lerle karşılaştırılarak, HNT'nin ZIF üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Hidrojeller, yüksek su emme kapasitesi ve biyolojik uyumlulukları sayesinde biyomedikal alanda, özellikle yara iyileştirme ve ilaç taşıma sistemleri gibi uygulamalarda önemli bir rol oynar. Vücut mühendisliğinde kullanılan yapı iskelesi malzemeleri, özellikle poly(laktik asit) (PLA) ile birleştirildiğinde, hücre çoğalmasını ve doku yenilenmesini teşvik eder. PLA, yapısal güçlendirme sağlar ve biyolojik olarak parçalanabilen bir malzeme olduğu için avantajlar sunar. 3D baskı teknolojisi, hidrojel ve PLA kombinasyonlarının doğruluğunu ve kişiselleştirilebilirliğini artırır. 3D baskının vücut mühendisliğinde kullanımı, yapıların çoğaltılabilir, genişletilebilir ve düzenlenmiş gözenekliliğe sahip olma yeteneği gibi avantajlar sağlar. Bu unsurların birleşimi, rejeneratif tıp alanında yenilikçi çözümler üretme potansiyeline sahiptir. Çalışmanın amacı, iki farklı yama sentezlemektir. Bu yamalardan ilki, steroid anti-inflamatuar ilaç olan Naproksen yüklü ZIF'lerin jelatin hidrojel kaplı PLA'den oluşan bir yama; diğeri ise Naproksen yüklü HNT-ZIF'lerin jelatin hidrojel kaplı PLA'den oluşan yamadır. Bu yamalar, ilaç yükleme kapasitesi, ilaç salım davranışı, pH tepkisi ve toksisite oranları gibi çeşitli parametreler açısından değerlendirilmiş ve karşılaştırılmıştır. Çalışmada kullanılan teknikler arasında Elektron Mikroskopisi (SEM), Sıvı Kromatografi-Kütle Spektrometri (LC-MS), Enerji Dispersif X-Ray Spektroskopisi (EDS), şişme kapasitesinin belirlenmesi, ilaç serbestleştirme analizi, pH tepki analizi ve in vitro sitotoksisite çalışması yer almaktadır. Elde edilen sonuçlara göre, ZIF ve HNT-ZIF başarıyla sentezlenmiş ve bağ yapıları ile boyutları literatürdeki benzer çalışmalara uygunluk göstermiştir. EDS ve FT-IR verileri, Naproksen'in sentezlenmiş nanotaşıyıcılara başarıyla yüklendiğini göstermiştir. LC-MS sonuçlarına göre, bu yükleme yaklaşık %92 verimlilikle gerçekleştirilmiştir. İlaç salımı ve pH yanıtı analizlerinde, HNT-ZIF'nin daha düşük salınım oranına sahip olduğu ve hem HNT-ZIF hem de ZIF'in pH'ye tepki verdiği tespit edilmiştir. SEM görüntüleri, jelatin hidrojelinin çok küçük porlara ve polimer katmanlarına sahip olduğunu göstermiştir. PLA'nın güçlü mekanik özellikleri nedeniyle, PLA dışına yerleştirilmiş jelatin hidrojelinin şişme kapasitesinin stabil olduğu şişme testleri ile belirlenmiştir. Bu, yamaların biyomedikal uygulamalarda, özellikle yara iyileşmesi ve ilaç dağıtım sistemlerinde kullanımı için önemli bir özelliktir. Hidrojellerin su emme kapasiteleri ve canlı organizmalara uyumlulukları, biyomedikal alanda yaygın olarak kullanılmalarını sağlar. Toksisite testlerinin sonuçları, HNT'nin ZIF'nin organik bağlayıcılarından iyonların serbest bırakılmasını engellemesiyle, HNT-ZIF'nin hücre yaşam kalitesini artırabileceğini göstermektedir. Bu, HNT-ZIF'nin daha düşük toksisiteye sahip olduğu anlamına gelir. Buna ek olarak, hidrojele enkapsüle edilen nanotaşıyıcılı kompozitlerin canlı hücre oranı, yalnızca nanotaşıyıcı içeren örneklere kıyasla büyük ölçüde fazladır. Bu durum, hidrojelin salınan iyonlar ve ilaçların oranını etkili bir şekilde yavaşlattığını ve böylece hücrelerin daha sağlıklı bir ortamda bulunmasını sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, bu çalışmada geliştirilen ZIF ve HNT-ZIF bazlı ilaç taşıma sistemleri, ilaç yükleme kapasiteleri, kontrollü ilaç salımı ve düşük toksisite gibi özellikleri ile biyomedikal uygulamalarda büyük bir potansiyele sahiptir. Bu bulgular, HNT-ZIF ve ZIF bazlı ilaç taşıma sistemlerinin biyomedikal uygulamalarda kullanım potansiyelini artırmakta ve gelecekteki araştırmalar için önemli bir temel oluşturmaktadır. Bu tür yenilikçi yaklaşımlar, hastalık yönetimi, teşhis, tedavi ve önleme alanlarında yeni çözümler sunarak sağlık bilimlerinde önemli ilerlemelere katkıda bulunabilir.
Özet (Çeviri)
Nanomedicine is an interdisciplinary discipline that integrates nanotechnology with biomedical sciences. It brings about a revolution in illness management by introducing revolutionary methods in diagnosis, treatment, and prevention. A crucial element of this development is the investigation of nanocarriers, vital constituents in sophisticated pharmaceutical delivery systems that aim to surpass biological obstacles and facilitate precise and regulated drug discharge. Within this framework, the study specifically examines two types of inorganic nanocarriers, namely Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIFs) and Halloysite Nanotubes (HNTs). These two nanocarriers possess similar distinctive characteristics, which make them well-suited for a comparative analysis. ZIFs, which are categorized as metal-organic frameworks (MOFs), possess a wide range of beneficial characteristics that are essential for their function as nanocarriers in nanomedicine and drug delivery systems. The characteristics of these materials encompass high porosity, modifiable size and structure, convenient surface alteration, minimal toxicity, significant loading capacity, improved stability, favorable biocompatibility, water solubility, and biodegradability. ZIFs exhibit pH-responsive properties, allowing for the targeted release of medications in response to changes in acidity. This attribute improves the accuracy and timeliness of drug administration. In comparison, Halloysite Nanotubes (HNTs) belong to a different category of inorganic nanocarriers that offer exceptional characteristics, making them extremely desirable for use in medicinal applications. The inherent tubular morphology of HNTs enhances their biocompatibility, extensive surface area, and capacity for surface modification, making them highly favorable for applications as drug delivery systems. HNTs possess the ability to release drugs in a controlled and prolonged manner, while also having less toxic effect and being naturally abundant. This makes them highly adaptable and beneficial in the field of pharmaceutical sciences. Furthermore, HNTs possess antibacterial properties, which are essential in situations when it is necessary to prevent the growth of germs. The pH-responsive drug release properties of HNTs further facilitate accurate and focused medication delivery. Therefore, HNT- ZIF combination was designed and synthesized to analyze how the properties of HNT effect the properties of ZIF, comparing with synthesized ZIF. Hydrogels that are known for their capacity to absorb water and compatibility with living organisms and are crucial in the field of biomedicine, particularly in applications such as wound dressings and drug delivery systems. The scaffold structures used in tissue engineering, particularly when paired with poly(lactic acid) (PLA), play a significant role in promoting cell proliferation and tissue regeneration. PLA offers advantages such as providing structural reinforcement and undergoing a progressive process of biodegradation. The combination of hydrogel and PLA scaffold, facilitated by 3D printing technology, improves accuracy and personalization. The benefits of utilizing 3D printing in tissue engineering encompass the capacity for replication, expandability, and the capability to fabricate structures with regulated porosity. The combination of these elements has the potential to generate groundbreaking solutions in the field of regenerative medicine. The aim of the study was to combine two distinct patches: one comprising a composite gelatin hydrogel and PLA scaffold with Naproxen, a nonsteroidal anti-inflammatory drug, loaded ZIF embedded within it, and the other comprising a composite gelatin hydrogel and PLA scaffold with Naproxen loaded HNT-ZIF embedded within it. The objective is to evaluate and compare the drug loading capacity, drug release behavior and pH responsiveness To determine their properties using various techniques, including scanning electron microscopy (SEM), Liquid Chromatography–Mass Spectrometry (LC-MS), Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), swelling capacity determination, drug release analysis, pH responsiveness analysis, and in vitro cytotoxicity study. They were successfully completed. Based on examinations, ZIF and HNT-ZIF composite were synthesized successfully and their bonds and each size of synthesized nanoparticles were quite similar with literatures, which FT-IR graphs and SEM images proved. Data of EDS and FT-IR demonstrates that Naproxen was loaded into synthesized nanocarriers and according to LC-MS results show approximately %92 efficiency. Drug release and pH responsiveness analysis demonstrates HNT-ZIF had lower release rate and both HNT-ZIF and ZIF were pH responsive. Additionally, SEM images show that gelatin hydrogel has too small pores and polymer layers. Moreover, swelling capacity of PLA embedded gelatin hydrogel was quite stable due to strong mechanical properties of PLA. The results of toxicity shows that HNT may contribute to increased cell viability in HNT-ZIF due to block the release of ions from organic linkers of ZIF. In high concentration of ZIF, cell viability was higher than followed decreased concentration with 1:2 dilution due to the fact that it was agglomerated. In lower concentration, especially 0.0025 mg/µL, there could be more released ZIF without agglomeration. Moreover, the incorporation of hydrogel nanocarrier composites significantly enhances cell viability compared to samples lacking hydrogels. This demonstrates that hydrogel effectively slows down the release of ions and drugs.
Benzer Tezler
- Alt gömülü yirmi yaş dişi cerrahisinde, naproksen sodyum + kodein fosfat, diklofenak potasyum ve benzidamin hidroklorür'ün postoperatif ağrı, ödem ve trismus üzerine etkilerinin kıyaslanması
Comparison of the effect of naproxen sodium + codeine phosphate, diclofenac potassium and benzydamine hydrochloride on postoperative pain, swelling and trismus after impacted lower third molar surgery
LEVENT CİĞERİM
Doktora
Türkçe
2015
Diş HekimliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiAğız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CENNET NESLİHAN EROĞLU
- Naproksen sodyum ve rofekoksib'in klinik etkilerinin gömülü mandibular 3. molar cerrahisi sonrasında karşılaştırılması
Comparison of the clinical effects of naproxen sodium and rofecoxib after surgical removal of the impacted third molar
FAZIL ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Diş HekimliğiYeditepe ÜniversitesiAğız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL ŞENÇİFT
- Akut romatizmal ateş tanısı ile takipedilen hastalarda antiinflamatuartedavide kullanılan asetilsalisilik asitve naproksen sodyum etkinliğininretrospektif olarak karşılaştırılması
Retrospecti̇ve compari̇son of the effi̇cacy ofacetylsali̇cyli̇c aci̇d and naproxen sodi̇um that areused i̇n anti̇-i̇nflammatory treatment i̇n the pati̇entswho are moni̇tored wi̇th acute rheumati̇c feverdi̇agnosi̇s
AYÇA KAYIKÇI RAİMOĞLU
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR KIZILCA
- Preoperatif ve postoperatif olarak kullanılan 3 farklı NSAİ ajanın gömülü mandibular üçüncü molar diş cerrahileri sonrasındaki hasta memnuniyeti üzerine etkilerinin objektif ve sübjektif kriterler ile karşılaştırılmalı değerlendirilmesi
Comparison of Patient Satisfaction and Efficacy of Three Different NSAID Agents Which Are Used Pre and Postoperatively in Impacted Lower Third Molar Surgery by Objective and Subjective Criterias
EMRE ÇOLAK
- Sıçan rotator manşet tamir modelinde naproksen, selekoksib ve asetaminofenin tendon ve tendon kemik iyileşmesine olan etkisinin araştırılması ve karşılaştırılması: Deneysel çalışma
Research and comparison of the effects of naproxen, selecoxyb, and acetaminophen on tendon and tendon bone healing in the rat rotator cuff repair model: Experimental study
EBUBEKİR BEKTAŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUHAN KURTULMUŞ