Farklı boyutlarda sürfaktan içermeyen nişasta bazlı mikrokürelerin sentezi, sentez sürecini etkileyen faktörlerin araştırılması
Synthesis of surfactant-free starch-based microspheres indifferent size ranges and factors affecting the synthesisprocess
Yazar: ELİF NAZ KARAGÜLLE
Danışman: PROF. DR. FATİH BÜYÜKSERİN
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Kontrollü boyut ve morfolojiye sahip olan mikroküreler, medikal alanda ilaç taşıma sistemleri başta olmak üzere çeşitli uygulamalarda tercih edilmektedir. Mikrokürelerin sentezlenmesinde yaygın olarak kullanılan bir yöntem, emülsiyon polimerizasyon tekniğidir. Bu çalışmada, ilaç taşıyıcısı olarak dar boyut aralıklarına sahip, biyouyumlu ve biyobozunur mikrokürelerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Sitotoksisitesi düşük mikrokürelerin üretimi için doğal bir polimer olan nişasta ile sürfaktan içermeyen emülsiyon polimerizayonu yöntemi (SFEP) tercih edilmiştir. Artan polimer konsantrasyonu (ağırlıkça %3 - %10), ortam pH'si (7 - 10), ortam sıcaklığı (30 - 70°C), çapraz bağlayıcı miktarı (hacimce %1 - %20) ve emülsiyon karıştırma hızlarında (500 – 1000 RPM)  üretilen mikrokürelerin çaplarındaki azalma ve artan sürekli fazın dağınık faza oranında (%21 - %100) mikrokürelerin çapındaki artma optik mikroskop ile yapılmış gözlemlenmiştir. 400µm üzerinde dar boyut aralıklarında üretilen mikrokürelerin topografisi taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile incelenmiştir. Ortam sıcaklıklığı koşullarında ağırlık ve boyut değişimleriyle genleşme değerlendirmeleri yapılmıştır. Ayrıca, UV-Vis Spektrofotometre kullanılarak partiküllerin ilaç yüklemesi analiz edilmiştir. %99,81 ile en yüksek ilaç yüklenme verimi 500 RPM karıştırma hızı ile elde edilen, bozunma süresi 55±2,33 gün olan mikrokürelerde gözlemlenmiştir.  Parçacıkların L-929 hücre hattı üzerindeki sitotoksik etkisi, canlılık testleri aracılığıyla değerlendirilmiş ve ağırlıkça %10 polimer konsantrasyonu ile sentezlenmiş olan mikrokürelerde en yüksek canlılık (%113,53 ± 5,54) gözlemlenmiştir. Bu tez çalışmasının sonuçları, SFEP yöntemi ile nişastadan üretilen stabil mikrokürelerin düşük sitotoksisite ve yüksek ilaç yüklenme verimi ile çeşitli tıbbi ve kozmetik uygulamalarda tercih edilebileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Polimerik mikroküre, Nişasta, Çapraz bağlayıcı, Sürfaktan içermeyen emülsiyon polimerizasyonu

Abstract:
Microspheres with controlled size and morphology are preferred in various applications, especially in the medical field as drug delivery systems. Emulsion polymerization technique is commonly used for the synthesis of microspheres. In this study, the aim was to synthesize biocompatible and biodegradable microspheres with narrow size distribution as drug carriers. Starch, a natural polymer with low cytotoxicity, was chosen for the production of microspheres using the surfactant-free emulsion polymerization (SFEP) method. The increase in the ratio of dispersed phase to continuous phase (21% - 100%) was observed to increase the diameter of the microspheres and with increasing polymer concentration (3% - 10% by weight), pH (7 - 10), temperature (30 - 70°C), cross-linker amount (1% - 20% by volume), and emulsion stirring speeds (500 – 1000 RPM) were perceived to decrease the diameter of the microspheres. Microspheres produced with narrow size distribution above 400µm were examined by scanning electron microscopy (SEM) for their topography. Weight and size changes were evaluated with respect to temperature conditions. Additionally, drug loading of the particles was analyzed using UV-Vis Spectrophotometry. The highest drug loading efficiency (99.81%) was observed in microspheres synthesized with 500 RPM stirring speed, with a degradation time of 55±2.33 days. The cytotoxic effect of particles on the L-929 cell line was evaluated through viability tests, and the highest viability (113.53 ± 5.54%) was observed in microspheres synthesized with 10% polymer concentration by weight. The results of this thesis study demonstrate that stable microspheres produced from starch using the SFEP method exhibit low cytotoxicity and high drug loading efficiency, making them suitable for various medical and cosmetic applications.
Keywords: Polymeric microsphere, Starch, Crosslinker, Surfactant-free emulsion polymerization