Yara örtüsü olarak kitosan-jelatin-ipek serisin esaslı hidrojel hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of chitosan-gelatin-silk sericin-based hydrogel as wound dressing
- Tez No: 996700
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Kimya, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Chemistry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tüm vücudu kaplayan deri, dış etkenlere karşı birincil bariyer görevi görür ve vücudun en büyük organıdır. Toplam vücut kütlesinin yaklaşık %16'sını oluşturur ve vücut ısısının düzenlenmesinde ve aşırı su kaybının önlenmesinde önemli bir role sahiptir. Yara, mukoza veya derinin epitel tabakasının bütünlüğünün bozulmasıdır ve çoğunlukla fiziksel veya termal olarak oluşan geçici veya kalıcı hasarla sonuçlanır. Yara iyileşmesi, iyileşme sürecinin süresine ve özelliklerine göre sınıflandırılabilir. Yara iyileşme sürecinin desteklenmesinde hızlı ve başarılı bir iyileşme için gerekli olan nemli ortamı sağlayamayan geleneksel yara örtülerinin yanı sıra, bu ortamı sağlayabilen aljinat, hidrokolloid, köpük, transparan film ve hidrojeller gibi birçok gelişmiş modern yara örtüsü türleri üretilmektedir. Bu modern yara örtüleri, yaranın fiziksel ve kimyasal ortamına hızlı bir şekilde yanıt verebilmek ve iyileşme sürecini mümkün olduğunca konforlu hale getirebilmek için son zamanlarda yaygın olarak üretilmektedirler. Bu tez çalışmasında, tamamı doğal polimerlerden oluşan kitosan (KS)-jelatin (JEL)-ipek serisin (SS) esaslı hidrojeller, SS'in yara iyileşmesi üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla polimer karışımına değişen miktarlarda eklenmesiyle hazırlanmıştır. Doğal, toksik olmayan bir çapraz bağlayıcı ajan olarak sitrik asit (SA) ve plastikleştirici olarak gliserol (Gli) kullanılmıştır. Ayrıca, hazırlanan hidrojel numunelerinin bir kısmına daldırma (ıslatma) yöntemi ile, hem Gram (+) hem de Gram (-) bakterilere karşı önemli etkinlik gösteren geniş spektrumlu bir aminoglikozid antibiyotik olan Gentamisin (GENTA) ilacı yüklenmiştir. Morötesi-görünür bölge (UV-Vis) spektrofotometresi kullanılarak GENTA yükleme kapasitesi ve kapsülleme verimliliği belirlenmiş ve elde edilen veriler sayesinde ilacın hidrojel matrisine başarılı bir şekilde yüklendiği doğrulanmıştır. Kullanılan doğal polimerler ve bu polimerlerin karıştırılmasıyla hazırlanan hidrojeller arasındaki etkileşimleri karakterize etmek için Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi kullanılmıştır. Morfolojik analiz için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve kendi kendini iyileştirebilme özelliğinin tespiti için optik mikroskop kullanılmıştır. Hidrojellere şişme ve su tutma testleri uygulanmış, sonuçlar incelendiğinde, hidrojellerin kuru ağırlıklarının 16 katını aşan bir şişme oranına sahip oldukları ve iyi derecede su tutma kapasitesi gösterdikleri bulunmuştur. Çapraz bağlama yoğunluğunun belirlenmesi amacıyla jel fraksiyonu analizi gerçekleştirilmiştir. Hidrojel yara örtülerinin antibakteriyel özelliklerini test etmek amacıyla, yara enfeksiyonlarına neden olduğu bilinen Gram (+) Staphylococcus aureus (S. aureus) ve Gram (-) Escherichia coli (E. coli) bakterileri üzerine hidrojeller yerleştirilmiş ve tüm hidrojel formülasyonları Gram (+) S. aureus'a kıyasla Gram (-) E. coli'ye karşı daha güçlü antibakteriyel aktivite göstermiştir. Antioksidan aktivitelerini belirlemek için, DPPH (2,2-difenil-1-pikrilhidrazil) serbest radikal temizleme aktivitesi (SRTA/RTA) uygulanmıştır ve GENTA'nın doğrudan bir antioksidan kapasitesi bulunmamakla birlikte, yüksek miktarda SS içeren hidrojellerin önemli derecede yüksek RTA'ya sahip oldukları doğrulanmıştır. Hidrofilik/hidrofobik özelliklerinin araştırılması amacıyla temas açısı ölçümleri yapılmış ve tüm hidrojellerin oldukça hidrofilik bir yapı sergiledikleri sonucuna varılmıştır. İlaç salım uygulamaları, fizyolojik ortam sağlanarak (pH 7,4) yürütülmüştür. Hidrojellerin kontrollü GENTA salım uygulamaları için uygun olduğu tespit edilmiş ve salım hızının SS miktarı ayarlanarak modüle edilebileceği sonucuna varılmıştır. Elde edilen sonuçlar, bu hidrojellerin yara örtüsü olarak kullanım açısından büyük potansiyel taşıdığını ortaya koymakta ve gelecekte yapılacak çalışmalar için önemli bir ilk adım olarak literatüre katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Covering the entire body, the skin acts as the primary barrier against external aggressors and represents the largest organ of the human body. It accounts for roughly 16% of total body mass and plays essential roles in maintaining thermoregulation and preventing excessive water loss. The skin consists of epidermis, dermis and hypodermis layers. The epidermis, which is of ectodermal origin, is the outermost layer of the skin and is the layer that comes into contact with the external environment. The dermis, derived from the mesoderm, lies beneath the epidermis and is a tough, resilient layer that protects the body from mechanical damage while containing specialized structures. Beneath the dermis lies the hypodermis, also known as the subcutaneous tissue, which is composed of loose connective tissue. Nevertheless, as an external barrier, the skin remains highly susceptible to injury. A wound is a discontinuity of the integrity of the epithelial layer of the mucosa or skin, resulting in temporary or permanent damage mostly physically or thermally induced. There are two main types of wounds: acute wounds and chronic wounds. Acute wounds typically heal within the expected timeframe, whereas chronic wounds either heal slowly over an extended period or fail to heal as anticipated. Burn wounds cause greater physiological stress compared to other types of wounds, and some burn injuries have been reported to induce systemic inflammation, leading to multiple organ failure. High burn temperatures damage the skin and create a microenvironment conducive to pathogen proliferation, exposing the tissue to infection and weakening the initial immune response. Wound healing can be classified according to the duration and characteristics of the healing process. In conjunction with the conventional wound dressings for the process of wound healing, there are many types of advanced dressings being manufactured, such as hydrocolloid, alginate, foam, transparent film and hydrogel. These have recently become widely produced to respond quickly to the physical and chemical environment of the wound while making the healing experience as comfortable as possible. Hydrogels obtained through various crosslinking processes are three-dimensional polymeric networks capable of swelling by absorbing large amounts of water, facilitating drug release, and mimicking biological tissue. In addition, hydrogels are capable of absorbing wound exudates and maintaining a moist environment, thereby promoting faster wound healing. In this thesis study, hydrogels based on chitosan (CS)-gelatin (GEL)-silk sericin (SS), entirely composed of natural polymers, were prepared by incorporating varying amounts of SS into the polymer blend to investigate its effect on wound healing. Citric acid (CA) was used as a natural, non-toxic crosslinking agent, and glycerol served as a plasticizer. CA, due to the presence of three carboxyl groups and one hydroxyl group in its structure, is capable of forming both physical and chemical crosslinks with various polymer molecules. Glycerol (Gly) is a biocompatible, non-toxic, and water-soluble polyol compound. It is commonly used as a plasticizer to enhance the flexibility of polymers. Additionally, a portion of the prepared hydrogel samples was loaded with gentamicin (GENTA), a broad-spectrum aminoglycoside antibiotic effective against both Gram-positive and Gram-negative bacteria, using the immersion (soaking) method. The use of drug-loaded biomaterials can enable the delivery of the drug directly to the target region. The GENTA loading capacity and encapsulation efficiency were determined using ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrophotometry, and the results confirmed the successful incorporation of the drug into the hydrogel matrix. GEL is a protein obtained through partial hydrolysis and denaturation of collagen and is biodegradable. It possesses excellent properties such as biocompatibility and ease of chemical modification. Its low mechanical strength and high degradability can be modified by crosslinking and blending with other polymers. CS, a natural polysaccharide derived from chitin, is widely used in wound dressing materials due to its biodegradability, biocompatibility, and non-toxicity. It can support cell adhesion and proliferation, thereby enhancing cell and tissue biocompatibility. As a bioactive compound, CS exhibits a range of biological properties, including antioxidant, antimicrobial, antifungal, immune system booster, antitumor, and wound-healing activities. However, certain limitations, such as its susceptibility to deformation under external factors and low absorption in physiological fluids, significantly restrict the biomedical applications of CS, particularly in wound dressing use. To overcome these limitations and enhance the material's performance, CS can be blended with other natural and synthetic polymers or crosslinked. SS obtained from the cocoon of the silkworm Bombyx mori accounts for approximately 15–35% of silk. It is a polypeptide group composed of 18 types of amino acids. Due to its high proportion of polar amino acids, SS is water-soluble, which enables various physical-chemical modifications and crosslinking processes. The presence of polar amino acids in SS allows interaction with other polymers through crosslinking, copolymerization, or blending, thereby improving its inherently weak mechanical performance. In addition to its good biocompatibility and low immunogenicity, SS can support cell adhesion and proliferation and can stimulate cell differentiation. Moreover, SS possesses several beneficial properties, including antioxidant activity, UV resistance, antibacterial effects, biodegradability, and non-toxicity. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy was employed to characterize the interactions between the natural polymers used and the hydrogels prepared by blending these polymers. For morphological analysis, a scanning electron microscope (SEM) was utilized, while an optical microscope was used to assess the self-healing capability. Swelling and water retention tests were conducted on the hydrogels, revealing that they exhibited a swelling ratio exceeding 16 times their dry weight and demonstrated substantial water-holding capacity. Gel fraction analysis was performed to determine the crosslinking density. To evaluate the antibacterial properties of the hydrogel wound dressings, the hydrogels were applied to Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) and Gram-negative Escherichia coli (E. coli), which are known to cause wound infections. All hydrogel formulations displayed stronger antibacterial activity against Gram-negative E. coli compared to Gram-positive S. aureus. The antioxidant activity was assessed using the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging assay, and although GENTA itself did not exhibit direct antioxidant capacity, hydrogels containing high amounts of SS were confirmed to possess significant radical scavenging activity. Contact angle measurements were performed to investigate hydrophilic/hydrophobic properties, and all hydrogels were found to exhibit a highly hydrophilic nature. Drug delivery applications were conducted under physiological conditions (pH 7.4). The hydrogels were found to be suitable for controlled GENTA delivery applications, and the release rate could be modulated by adjusting the amount of SS. The results demonstrate the great potential of these hydrogels for use as wound dressings and contribute to the literature as an important first step for future studies.
Benzer Tezler
- Propolis ekstrakt içeren doğal yara örtüsü malzemelerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of propolis extracts containing natural materials wound dressing
SİBEL TOPDAĞ
- Üç boyutlu biyobaskılama yöntemi ile kronik yaraların tedavisi için hidrojel yara örtülerin geliştirilmesi
Development of hydrogel dressings for the treatment of chronic wounds by three-dimensional bioprinting method
HATİCE KÜBRA SEKİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE ALARÇİN
- Yara örtücü kitosan-jelatin içerikli biyokompozit film eldesi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of wound dressing biocomposite films based on chitosan and gelatin
NİGAR YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İLKNUR KÜÇÜK
- In vitro salım özellikli biyoaktif yara örtüsü olarak kullanılabilecek aljinat/jelatin/kitosan kompozit sünger geliştirilmesi
Development of alginate/gelatin/chitosan composite sponge that can be used as a bioactive wound dressing with in vitro release
ALPER ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyolojiAksaray ÜniversitesiBiyoteknoloji ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. LALEHAN AKYÜZ
- Yara örtüsü uygulamaları için sentezlenen kitosen/jelatin hidrojelin biyouyumluluk ve biyobozunurluk davranışının istatistiksel olarak değerlendirilmesi
Statistical evaluation of biocompatibility and biodegradability behavior of synthesized chitocene/gelatin hydrogel for wound dressing applications
DİLRUBA ÖZNUR KAZANCI GÖĞÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiUşak ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE PINAR TÜZÜM DEMİR