Yara örtüsü olarak ipek bazlı antibakteriyel biyonanotekstillerin üretimi
Production of silk based antibacterial bionanotextile as wound dressing
Yazar: SEMİH ÇALAMAK
Danışman: PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Nano yapı = Nano structure ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Polietilenimin = Polyethylenimine ; Yara iyileşmesi = Wound healing ; İpek böceği = Silkworm

Özet:
Bombyx mori kozalarından elde edilen ipek fibroin, iyi derecede biyouyumluluk, geçirgenlik, biyobozunum, minumum inflamatuar reaksiyon, morfolojik elastikiyet ve mekanik özellikleri içine alan üstün özellikleri ile biyomedikal uygulamalarda kullanılan önemli bir polimerdir.Bu tez çalışmasında yara örtüsü olarak ipek fibroin bazlı antibakteriyel biyonanotekstillerin üretimi amaçlanmıştır. Biyonanotekstillere antibakteriyel aktivite kazandırmak amacıyla ipek fibroine Ag nanopartiküller (%0.5 ve %1 w/v) veya polietilenimin (PEI,10, 20 ve % 30 (w/v)) katılmış ve nanofiberler elektroeğirme yöntemi ile üretilmiştir. Bunlara ek olarak sülfatlanmış fibroin nanofiberler de üretilmiştir. Düzgün ve homojen morfolojide fibroin bazlı nanofiberler elde edebilmek için akış hızı, uygulanan voltaj ve polimer derişimi gibi temel sistem parametreleri optimize edilmiştir. Sulu ortamda kararlı nanofiberler elde etmek için glutaraldehit buharı ve metanol muamelesi olmak üzere iki farklı yöntem uygulanmıştır. Çapları 33 ile 332 nm arasında değişen düzgün ve homojen morfoloji gösteren ipek bazlı nanofiberler, taramalı elektron mikroskopu (SEM) Fourier transform infrared (FTIR) spektroskopisi, Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), Termogravimetrik analiz (TGA) ile karakterize edilmiştir. Sitotoksisite değerlendirilmesi MTT testi ile yapılmıştır. İndirekt sitotoksisite sonuçları, bütün fibroin ve PEI/Fibroin nanofiber ekstraktlarının L929 hücre hattına toksik olmadığını göstermiştir. Ancak Ag nanopartikül içeren nanofiberler (Ag/Fibroin-G) güçlü sitotoksisite göstermiştir. Ayrıca antibakteriyel aktiviteleri gram (+) Staphylococcus aureus ve gram (-) Pseudomonas aeruginosa'ya karşı değerlendirilmiş, PEI/Fibroin biyonanotekstillerin, Ag nanopartikül içeren biyonanotekstiller kadar antibakteriyel aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar PEI/Fibroin biyonanotekstillerin, yara iyileşmesi uygulamaları için umut vaadeden bir malzeme adayı olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Silk fibroin from the cocoon of Bombyx mori, is one of the candidate materials which offer unique properties including good biocompatibility, permeability, biodegradability, morphologic flexibility and mechanical properties to be used as a biomaterial.In this thesis, it was aimed to fabricate silk fibroin based antibacterial bionanotextiles serving as wound dressings. To achieve antibacterial activity, Ag nanoparticles (0.5 % and 1 % w/v) or polyethylenimine (PEI,10, 20 and 30 % (w/v)) were added silk fibroin and composite nanofibers were successfully fabricated by electrospinning. In addition, sulfated fibroin nanofibers were also produced. In order to obtain fibroin based nanofibers with a smooth and uniform morphology, we systematically optimized the key processing parameters such as flow rate, applied voltage, and polymer concentration. Two different methods including methanol and glutaraldehyde vapor treatment were employed to obtain water stable nanofibers. The prepared fibroin based nanofibers in the range between 33 to 332 nm with a smooth and uniform morphology were characterized using scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Differential scanning calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA). Cytotoxicity evaluation was performed with L929 fibroblasts by MTT assay. The indirect cytotoxicity results demonstrate that all Fibroin and PEI/Fibroin extracts have no cytotoxicity to cancer cell line L929. However, Ag nanoparticles containing nanofibers (Ag/Fibroin-G) showed strong cytotoxicity against L929. Further, antibacterial activities against gram (+) Staphylococcus aureus and gram (-) Pseudomonas aeruginosa were evaluated and results suggested PEI/Fibroin bionanotextiles showed strong antibacterial activity as much as Ag nanoparticles containing bionanotextile. These results suggested that PEI/Fibroin composite bionanotextile could be a promising candidate for wound healing applications.