Akut yaraların iyileştirilmesinde bitkisel lipozom içeren levan bazlı biyoaktif hidrojellerin geliştirilmesi
Development of levan-based bioactive hydrogels containing herbal liposome for healing acute wounds
Yazar: ÖZLEM ERDAL ALTINTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. PINAR AYTAR ÇELİK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyoaktif bileşikler = Bioactive compounds ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Halofilik bakteriler = Halophilic bacteria ; Hidrojeller = Hydrogels ; Levan = Levan ; Lipozomlar = Liposomes

Özet:
Son zamanlarda doku mühendisliği yaklaşımları, insidansı artan akut ve kronik yaraların tedavisinde aktif yara bakım ürünlerine yönelmiştir. Aktif yara bakım ürünleri içerisinde yer alan hidrojeller, yüksek su tutma kapasiteleri ile yara bölgesinde istenilen nem dengesini sağlayan 3B polimerik iskelelerdir. Biyouyumlu özellikleri, esnek ve gözenekli yapıları, yüksek hidrofilik özellikleri sayesinde hücre ve dokuların onarımı ve yenilenmesinde, biyoaktif maddelerin hedef bölgeye kontrollü salımında sıklıkla tercih edilmektedir. Yara bakımında ideal yapılar olan hidrojellerin üretiminde polisakkarit yapıdaki doğal polimerler, biyouyumlu ve biyoaktif özellikleri sayesinde sentetik polimerlere tercih edilmektedir. β-(2-6) bağlarına sahip fruktoz monomerlerinden oluşan levan polisakkariti biyouyumlu özelliği, düşük iç viskozitesi ve yüksek yapışkan özellikleri ile gıda, farmasötik, kozmetik ve medikal alanlarda kullanılmaktadır. Üretim ve saflaştırma işlemlerinin yüksek maliyetleri ise ilgili polimerin çalışmalarını ve kullanımını sınırlandırmaktadır. Özellikle halofilik bakteriler aracılığı ile steril olmayan koşullarda da levan polimeri yüksek verimlilikte üretebilmekte ve böylece üretim maliyetleri azaltılabilmektedir.
Bu doktora tezi kapsamında ilk defa Halomonas elongata 153B halofilik bakterisinin levan üretimi için optimum koşulları Cevap Yüzey Yöntemi ile belirlenmiş ve optimum koşullarda üretilen polimer ile levan bazlı hidrojel yapılar geliştirilmiştir. Hücre yenilenmesi, doku bütünlüğünün kısa sürede sağlanması ve yara bölgesindeki enfeksiyonların azaltılması amacıyla tıbbi öneme sahip halk arasında yara otu olarak bilinen Plantago major L. ve Plantago lanceolata L. bitkilerinden ekstre elde edilerek yara bölgesine kontrollü salım için ekstre yüklü lipozom yapılar oluşturulmuştur. Bitkisel lipozomların levan bazlı hidrojel yapılara yüklenmesi ile geliştirilen kompozit malzemenin yara iyileştirme etkinliği ise in vitro yara modelinde değerlendirilmiştir. Böylece hem klinik uygulamalarda hem de point-of-care olarak adlandırılan hasta başı kullanıma uygun bitkisel lipozom içeren, doğal, biyouyumlu, biyobozunabilir ve yara iyileşme sürecine katkıda bulunan levan ile fonksiyonel bir (antimikrobiyal, antieflamatuar ve proliferatif) yara bakım ürünü geliştirilmiştir. Geliştirilen biyoaktif hidrojeller akut yaraların iyileştirilmesi için umut verici bir tedavi yaklaşımı niteliğindedir.

Abstract:
Recently, tissue engineering approaches have turned to active wound care products for the treatment of acute and chronic wounds with increasing incidence. Hydrogels in active wound care products are 3D polymeric scaffolds that provide the desired moisture balance in the wound area with their high water retention capacity. Thanks to their biocompatible properties, flexible and porous structures, and high hydrophilic properties, they are frequently preferred in the repair and regeneration of cells and tissues and controlled release of bioactive substances to the target area. In the production of hydrogels, which are ideal structures for wound care, natural polymers are preferred to synthetic polymers thanks to their biocompatible and bioactive properties. Levan polysaccharide, which consists of fructose monomers with β-(2-6) bonds, is used in food, pharmaceutical, cosmetic and medical fields with its biocompatible, low internal viscosity and high adhesive properties. The high costs of production and purification limit the study and use of the related polymer. Especially through halophilic bacteria, levan polymer can be produced with high efficiency in non-sterile conditions and thus production costs can be reduced.
Within the scope of this doctoral thesis, for the first time, the optimum conditions for levan production of Halomonas elongata 153B halophilic bacteria were determined by the Response Surface Method and levan-based hydrogel structures were developed with the polymer produced under optimum conditions. In order to provide cell regeneration, tissue integrity in a short time and to reduce infections in the wound area, extracts from the plants Plantago major L. and Plantago lanceolata L., commonly known as wound grass, which have medicinal importance, were obtained and extract-loaded liposome structures were developed for controlled release to the wound area. The wound healing efficacy of the composite material developed by loading herbal liposomes into levan-based hydrogel structures was evaluated in an in vitro wound model. Thus, a natural, biocompatible, biodegradable and functional wound care product containing herbal liposomes suitable for both clinical applications and point-of-care use has been developed. The developed bioactive hydrogels are a promising therapeutic approach for the healing of acute wounds.