Akut deri yaraları için bitki türevli çok fonksiyonlu kriyojellerin geliştirilmesi
Development of plant based multifunctional cryogels for acute skin wounds
Yazar: SİMGE VARLIK
Danışman: PROF. DR. IŞIK PERÇİN DEMİRÇELİK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology

Özet:
Günümüzde kriyojeller, birçok alanda kullanım alanı bulabilen polimer malzemeler olarak kullanılmaktadır. Doğal malzemelerle yapısal olarak desteklenen kriyojeller yara iyileşmesi, doku iskeleti, ilaç salımı gibi birçok alanda destekleyici bir tedavi uygulaması olabilmektedir. Bu doktora çalışmasında, Melaleuca alternifolia yağı metabolitlerinin teröpotik etkilerinden faydalanmak amacıyla bitki türevli bir kriyojel hazırlanması, bu bitki türevli kriyojelin olay anında hızlı ve etkili müdahalede kullanılması, akut yara iyileştirici, antibakteriyel özellikte ve kanama durdurucu özelliği ile literature kazandırılması istenmektedir. Bu amaçla jelatin ve aljinat içeren biyouyumlu kriyojeller hazırlanmıştır ve bu kriyojellerin çay ağacı yağı ilave edilerek antibakteriyel özelliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla sentezlenen kriyojeller FTIR, şişme testleri, SEM ve TGA ile karakterize edilmişlerdir. Kriyojellerin içeriğine eklenen çay ağacı yağının yapıya katılması GC-MS/HS ile belirlenmiştir. Ayrıca kriyojellerden çay ağacı yağının kümülatif salımı ve kriyojellerin degredasyonları değerlendirilmiştir. Elde edilen kriyojellerin biyouyumlulukları in vitro ortamda HaCaT  (İnsan Keratinosit Hücre hattı)  hücreleri ile indirekt MTT testi yaparak belirlenmiştir. Çalışma sonunda, çay ağacı yağının aljinat ve jelatin kriyojellere başarılı bir şekilde yüklendiği ve antibakteriyel etkinliğinin arttığı gözlenmiştir. En yüksek antibakteriyel etkinlik % 90 oranında TTO100-ACry kriyojelde görülmüştür. Tüm kriyojellerin biyouyumlu olduğu gözlemlenmiş, jelatin grupları içinde hücre canlılığı en yüksek olan grup olan TTO0- GCry olup oranı 24 sa için % 146,2; 48 sa için %151,4 olmuştur. Aljinat gruplarında 24 sa için %100,0; 48 sa için %106,0 ile TTO100-ACry kriyojel en yüksek hücre canlılığı oranına sahip olmuştur. Çizik testi sonuçlarına göre tüm gruplarda en yüksek yara iyileşmesi 24 sa için en yüksek yara iyileşmesi %45,7 ile TTO0-GCry kriyojelde, 48 sa için %51,9 ile TTO100-ACry kriyojelde görülmüştür. Kan absorbsiyon analizlerine göre hızlı müdahalede hemostatik etkinliğe sahip olarak kullanılmaya en uygun aday ilk 15 dk için %94,1 ile TTO100-ACry olmuştur. Doğal kaynaklarla desteklenen kriyojelin yara iyileşmesinde, olay anında hızlı ve etkili bir kan durdurucu olarak kullanılabileceği ve buna bağlı çalışmalar için öncü bir yaklaşım olarak değerlendirilebileceği söylenebilir. Bu tezde uygulanması planlanan yöntem, kullanılan materyal de dahil olmak üzere tez konusu literatür için özgün değer taşımaktadır. 

Anahtar Kelimeler: Kriyojel, çay ağacı yağı, jelatin, aljinat, yara iyileştirme, kan durdurucu

Abstract:
Cryogels, today, are polymer materials that can find applications in various fields. Cryogels supported structurally by natural materials can serve as a supportive treatment modality in many areas such as wound healing, tissue scaffolding, and drug delivery. The aim of this doctoral study is to prepare a plant-derived cryogel utilizing the therapeutic effects of Melaleuca alternifolia oil metabolites and to use this plant-derived cryogel for rapid and effective intervention during incidents. For this purpose, biocompatible cryogels containing gelatin and alginate were prepared, and the aim was to enhance their antibacterial properties by incorporating tea tree oil into these cryogels. The synthesized cryogels were characterized using FTIR, swelling tests, SEM, and TGA. The incorporation of tea tree oil into the cryogel matrix was determined using GC-MS/HS. Additionally, the cumulative release of tea tree oil from the cryogels and the degradation of the cryogels were evaluated. The biocompatibility of the obtained cryogels was determined in vitro using HaCaT  (Human Keratinocyte Cell Line)  cells through an indirect MTT assay. At the end of the study, it was observed that tea tree oil was successfully loaded into alginate and gelatin cryogels, and its antibacterial activity was enhanced. The highest antibacterial activity was observed in the TTO100-ACry cryogel with a rate of 90,00 %. All cryogels were observed to be biocompatible, and among the gelatin groups, the TTO0-GCry group exhibited the highest cell viability with percentages of 146,2 % at 24 h and 151,4 % at 48 h.  Among the alginate groups, the TTO100-ACry cryogel showed the highest cell viability with percentages of 100,0 % at 24 h and 106,0 % at 48 h.  According to the scratch test results, the highest wound healing at 24 h was observed in the TTO0-GCry cryogel with 45,71 %. The highest wound healing was observed in the TTO100-ACry cryogel with 51,90 % at 48 h. According to the clotting analysis, the most suitable candidate for use as a rapid hemostatic agent in early intervention was TTO100-ACry with a percentage of 94,10% for the first 15 min. The cryogel supported by natural resources can be considered as a fast and effective hemostatic agent for wound healing, making it a pioneering approach for related studies. The methodology applied in this thesis, including the materials used, carries original value for the literature.

Keywords: Cryogel, tea tree oil, gelatin, alginate, wound healing, hemostatic