Ateroskleroz tedavisinde kullanılmak üzere Hedera helix ekstresi içeren nanopartikül dozaj formunda ilaç adayı geliştirilmesi ve in vitro güvenliğinin değerlendirilmesi
Developing a drug candidate in the form of nanoparticle dosage with Hedera helix extract for atherosclerosis treatment and evaluating its in-vitro safety
Yazar: ŞAFAK AKTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Ateroskleroz, kardiyovasküler hastalıklar arasında dünyada yüksek morbidite ve mortalite oranlarına sahip olması nedeniyle, üzerinde birçok araştırmanın yapıldığı bir hastalıktır. Mevcut tedaviler dışında, klinik çalışmaları devam eden nano ilaç formülasyonları sayesinde gelecekte inovatif tedavi yöntemlerinin etkin kullanılacağı düşünülmektedir.
Hedera helix bitkisi; anti-inflamatuar, anti-trombotik, anti-mikrobiyal ve anti-kanser gibi özelliklere sahip bir sarmaşıktır. Çok sayıda farmakolojik etkinliği olan bitkinin, tedavi alanları arasında diyabet, astım ve bronşit hastalıkları da bulunur. Bitkinin, başkaca alanlarda tedavi edici özelliği olup olmadığı yönündeki araştırmalar sürdürülmektedir. Hedera helix'in farklı tedavi edici özelliklerinden faydalanılarak, çeşitli dozaj formlarında formülasyonları çalışılmış olmasına rağmen, şu ana kadar kontrolllü salım özelliğine sahip polimerik nanopartikül dozaj formunda herhangi bir formülasyonu geliştirilmemiştir.
Bu tez çalışmanın amacı, Hedera helix ekstraktı içeren nano-boyutlu, kontrollü salım özelliği olan formülasyon geliştirilmesi ve in vitro güvenliğinin değerlendirilmesidir. Bu doğrultuda, ikili emülsiyon yöntemi kullanılarak Hedera helix ekstraktı (HHE) yüklü Poly(ε-caprolactone) (PCL) nanopartikül formülasyonu üretilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları; UV-Vis spektroskopisi ve DLS yöntemleri ile yapılmıştır. Ortalama partikül boyutu, polidispersite indeksi, zeta potansiyel parametreleri belirlenmiş, morfolojileri de FESEM ile analiz edilmiştir. Geliştirilen NP formülasyonuna ait yükleme kapasitesi ve enkapsülasyon verimi değerleri hesap edilmiştir. İn-vitro salım deneyleriyle, kontrollü salım niteliğine sahip HHE-PCL formülasyonu için salım profil ortaya konmuştur. Üretilen nanopartikülün güvenli dozunun belirlenmesi amacıyla L929 ve HUVEC hücre hatlarında in vitro sitotoksisite çalışması yapılmıştır. Elde edilen veriler, HHE-PCL nanopartikül formülasyonunun; 202,9 nm ortalama partikül boyutunda, -13,8 mV zeta potansiyelde ve 0,129 polidispersite indeksinde ve küresel morfolojiye sahip olduğunu göstermiştir. Enkapsülasyon veriminin ve yükleme kapasitesinin sırasıyla, %90 ve %39 olduğu hesaplanmıştır. İn-vitro salım profillerine göre HHE'nin HHE-PCL formülasyonundan ilk 5 saatte %25, 72 saat sonunda ise %100 oranında salındığı belirlenmiştir. HHE-PCL nanopartikül dozaj formundaki formülasyonun in vitro sitotoksisite sonuçlarından güvenli dozunun 0.5 mg/mL'nin olduğu tespit edilmiştir.
Sonuç olarak; bu tezde üretilen ve karakterizasyonu çalışmaları yürütülen HHE-PCL nanopartikül dozaj formülasyonun in vitro deneyler doğrultusunda ateroskleroz tedavisinde ilaç adayı olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
Atherosclerosis, due to its high morbidity and mortality rates worldwide among cardiovascular diseases, is a subject of extensive research. Apart from current treatments, it is believed that innovative treatment methods will be effectively utilized in the future through ongoing clinical trials of nano-drug formulations.
The Hedera helix plant is a vine known for its properties such as anti-inflammatory, anti-thrombotic, anti-microbial, and anti-cancer effects. Among its various pharmacological activities, it is also used in the treatment of diabetes, asthma, and bronchitis. Research is ongoing to explore its therapeutic potential in other areas. Despite studies investigating formulations in various dosage forms utilizing the diverse therapeutic properties of Hedera helix, so far, there has been no development of a formulation in the form of controlled-release polymeric nanoparticle dosage.
The objective of this thesis study is to develop a nano-sized formulation with controlled-release properties containing Hedera helix extract, view and evaluate its in vitro safety. Within in the scope, Hedera helix extract (HHE) loaded Poly(ε- caprolactone) (PCL) nanoparticle formulation has produced using the double emulsion method.
The characterization of the nanoparticle formulation was carried out using UV-Vis spectroscopy and Dynamic Light Scattering (DLS) methods. The average particle size, polydispersity index, and zeta potential parameters were determined, and the morphology of the obtained HHE-PCL nanoparticles was analyzed using FESEM.Additionally, the encapsulation efficiency and loading capacity of the nanoparticle formulation were calculated.
Furthermore, the in vitro release profile of the HHE-PCL nanoparticle formulation with controlled-release properties was determined. A cytotoxicity study on the L929 and HUVEC cell line was conducted to determine the safe dose of the produced HHE-PCL nanoparticle formulation in in vitro cell culture.
Based on the findings, the HHE-PCL nanoparticle formulation demonstrated an average particle size of 202.9 nm, with a polydispersity index of 0.129 and a zeta potential of -13.8 mV, indicating spherical morphology. Encapsulation efficiency was measured at 90%, while the loading capacity was determined to be 39%. In-vitro release profile analysis revealed that 25% of the HHE was released from the nanoparticle formulation within the initial 5-hour period, with complete release observed within 72 hours.
As a result, the formulation of HHE-PCL nanoparticle dosage produced in this thesis study, and characterized through various analyses, has been assessed as a potential drug candidate for atherosclerosis treatment based on in vitro evaluations.