Curcumin-β-cyclodextrin based alginate hydrogel: synthesis, characterization, and potential for wound dressing applications
Kurkumin-β-siklodekstrin bazli aljinat hidrojeli: sentezi, karakterizasyonu ve yara örtüsü uygulamalari için potansiyeli
- Tez No: 963416
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET AYKAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Eczacılık ve Farmakoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Pharmacy and Pharmacology, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Dünya Sağlık Örgütü (WHO) güncel verilere göre, dermatit ve egzama gibi cilt hastalıkları nedeniyle gelişen kronik yaraların tedavisi, modern tıpta hâlâ karmaşık ve önemli bir sorun olarak varlığını sürdürmektedir. Bu çalışmada yara örtüsü uygulamalarına yönelik yeni nesil, biyouyumlu, düşük maliyetli ve terapötik açıdan etkili bir hidrojel sisteminin geliştirilmesine yönelik çalışmalar yürütülmüştür. Bu kapsamda, yara örtüsü uygulamalarına yönelik güçlü anti-inflamatuar, antimikrobiyal ve antioksidan etkilere sahip kurkumin (CUR) ve iyi bir ilaç taşıyıcı özellik gösteren β-siklodekstrin (β-CD) arasında bir inklüzyon kompleksine (CUR-β-CD) dayalı olarak sodyum aljinat (SA) tabanlı hidrojel geliştirilmiştir. Hidrojellerin sentezinde, iki farklı temel yöntem; i) mikrodalga destekli sentez (MW) ve ii) klasik kimyasal sentez (CHEM) yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen hidrojeller parametre optimizasyonları ve temel karakterizasyon çalışmalarına (UV-visible spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, reoloji, şişme ve konfokal mikroskopi) tabi tutularak yara örtücü özelliği, yüzde verimi ve elde maliyeti açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca elde edilen kompleks yüklü hidrojellerin sitotoksisitesi, yara kapanması ve CUR salınım profilleri kapsamlı in vitro çalışması ile değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, her iki yöntemle üretilen SA jellerinin fizikokimyasal özelliklerinde önemli bir fark gözlenmemiştir. Çapraz bağlanmadan sonra CHEM_4h hidrojellerin %25 daha yüksek şişme kapasitesine sahip olduğu görülse de CUR-β-CD yüklemesinden sonra MW_180W hidrojellerin şişme testi sonucunda daha istikrarlı ağ yapısı ve su tutma özelliğini koruduğu görülmüştür. Ayrıca, MW_180W hidrojellerin CHEM_4h hidrojellere kıyasla yaklaşık %5 gibi daha yüksek yükleme verimi ve kompleks tutma kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Konfokal mikroskopi incelenmesi sonucunda ise yeşil floresan sinyalleri, CUR'un hidrojel ağına başarılı bir şekilde yüklendiğini doğrulamıştır. In vitro salım çalışmalarına göre, CUR-β-CD kompleks yüklü hidrojellerin kontrollü ve pH'ya duyarlı davranışları gözlemlenmiştir. Bu hidrojeller, kronik yara ortamını taklit eden alkali pH'da (pH:8,5), akut yara ortamına göre (pH:7,4) daha yüksek salım hızları göstermişlerdir. Ayrıca, NIH3T3 fibroblast hücreleriyle yapılan MTT test sonucunda, hiçbir hidrojel formülasyonunun sitotoksisite göstermediği belirlenmiştir. Son olarak, çizik test sonuçlarına göre, 8 saatten sonra kompleks yüklü hidrojeller, kompleks içermeyen aljinat hidrojellere kıyasla önemli ölçüde daha hızlı yara kapanması göstermiştir. Sonuç olarak, CUR-β-CD yüklü MW-180W aljinat hidrojelinin, kontrollü ve pH'a duyarlı salım yeteneği nedeniyle, özellikle kronik yaralar olmak üzere yara tedavisinde etkili bir alternatif bir aday olarak değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
According to current data from the World Health Organization (WHO), the treatment of chronic wounds resulting from skin diseases such as dermatitis and eczema remains a complex and important problem in modern medicine. This study aimed to develop a next-generation, biocompatible, cost-effective and therapeutically effective hydrogel system for wound dressing applications. In this context, a sodium alginate (SA)-based hydrogel was developed using an inclusion complex (CUR-β-CD) between curcumin (CUR), which has strong anti-inflammatory, antimicrobial and antioxidant effects, and β-cyclodextrin (β-CD), an effective drug carrier. Two different basic methods were used in the synthesis of hydrogels: i) microwave-assisted synthesis (MW) and ii) classical chemical synthesis (CHEM). The hydrogels were subjected to parameter optimization and basic characterization techniques (UV-visible spectroscopy, fourier transform infrared spectroscopy, rheology, swelling and confocal microscopy) and were evaluated in terms of wound covering properties, percentage efficiency and production cost. Also, the cytotoxicity, wound closure and CUR release profiles of the complex-loaded hydrogels were evaluated through comprehensive in vitro studies. The results showed no significant differences in the physicochemical properties of the SA gels produced by both methods. While the CHEM_4h hydrogels exhibited a 25% higher swelling capacity after cross-linking, the MW_180W hydrogels were observed to maintain a more stable network structure and water retention properties after CUR-β-CD loading. Furthermore, the MW_180W hydrogels demonstrated an approximately 5% higher complex loading and entrapment efficiency compared to CHEM_4h hydrogels. Confocal microscopy revealed green fluorescence signals confirming the successful incorporation of CUR into the hydrogel network. In addition, in vitro release studies showed controlled and pH-responsive behavior of CUR-β-CD-loaded hydrogels. These hydrogels showed a higher release rate observed in the alkaline chronic wound environment (pH 8.5) compared to the neutral acute wound environment (pH 7.4). In this research, hydrogels were tested using the MTT with NIH3T3 fibroblast cells, and it was determined that none of the hydrogel formulations exhibited cytotoxicity. Finally, scratch test results indicated that after only 8 hours, complex-loaded hydrogels showed significantly faster wound closure compared to unloaded control hydrogels. In conclusion, CUR-β-CD-loaded MW-180W hydrogel is considered as an effective alternative candidate in wound treatment, especially chronic wounds, due to its controlled and pH-sensitive release ability.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of β-cyclodextrin incorporated nanocomposite hydrogels and investigation of controlled release behavior
Β-siklodekstrin dahil edilmiş nanokompozit hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve kontrollü salım davranışının incelenmesi
MELTEM KASAPOĞLU ÇALIK
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT ÖZDEMİR
- Yeni çaprazbağlı hyaluronik asit formulasyonlarının geliştirilmesi
Development of new cross-linked hyaluronic acid formulations
SERDAR KOLAY
- Altın nanopartiküller ile dekore edilmiş metal organik çerçeve/lipit hibrit yapılarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of metal-organic framework/lipid hybrid structure decorated with gold nanoparticles
BÜŞRA TOPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKÇE DİCLE KALAYCIOĞLU
- Curcuminoids: Analytical chemistry, biochemistry, and potential applications
Kurkuminoidler: Analitik kimya, biyokimya ve potansiyel uygulamaları
ZEYNEP KALAYCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2020
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Synthesis of beta-cyclodextrin containing diblock copolymers and their host-guest based self-assembly
Beta-siklodekstrin içeren diblok kopolimerlerin sentezi ve konak-konuk temelli bir araya gelmeleri
HÜSEYİN KURUOĞLU