Yara örtüsü olarak papain yüklü kitosan nanopartiküllerinin üretilmesi ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi
Preparation of papain loaded chitosan nanoparticles as potential wound dressing material and their antimicrobial properties
Yazar: CEREN DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MELDA ALTIKATOĞLU YAPAÖZ ; DR. YASEMİN KILINÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Biyobozunur ve biyouyumlu polimerlerin, biyomedikal alanda kullanımlarına yönelik araştırmalar son zamanlarda yoğun ilgi çekmektedir. Bu özelliğe sahip biyopolimerlerin başında, kabuklu deniz canlılarının kabuğunda bulunan kitinin deasetilasyonu sonucu elde edilen kitosan gelmektedir. Kitosan, pozitif yüklü; biyoyapışkan özelliği sahip; mukozal membranlar gibi negatif yüzeylere kolaylıkla bağlanabilen ve epitel yüzeyler üzerinden polar ilaçların taşınmasını arttıran;  Gram-pozitif ve Gram-negatif bakteriden, ipliksi mantar ve maya kadar geniş spektrumdaki mikroorganizmalara karşı antimikrobiyal aktivite gösteren önemli bir biyopolimerdir. Kitosanın ayrıca, yara genişliğinin azaltılmasına yardım etmesi ve hızlı kan pıhtılaşma imkanı sağlaması sahip olduğu diğer değerli özelliklerdendir. Tüm bu eşsiz özelliklere ek olarak, kitosanın, uygulandığı yara bölgesindeki oksijen geçirgenliğini kontrol etmesi ve yara iltihabını absorbe etmesi bu biyopolimerin yara örtüsü uygulamalarında tercih edilmesinin en önemli nedenleri olarak sıralanabilir. 
Sürekli nem ve güneşin olduğu yerlerde en verimli olarak yetişen "Carica papaya" meyvesinden elde edilen bir proteaz enzimi olan papainin; anti-inflamatuar, antibakteriyel ve antioksidan gibi terapötik özellikleri bulunmaktadır. Papain, yaralanmış dokuları ortamdan gidermesi ve iyileşme sürecini tetiklemesi nedeniyle geniş deri yaralanmalarında kullanılabilir. Hem kitosanın, hem de papainin antibakteriyel ve yara tedavisine yardımcı özelliklerinin bulunması, ikisini birlikte içeren bir formülasyonun yara örtüsü olarak uygulanmasında sinerjik bir etki oluşturabileceğini düşündürmektedir.
Bu tez çalışmasında, papain ve kitosanın yukarıda anlatılan spesifik avantajları düşünülerek papain yüklü kitosan nanopartikülleri iyonik jelleşme metoduyla üretilmiş ve karakterizasyonu için Zetasizer, FT-IR, UV-VIS ve AFM cihazları kullanılmıştır. Nanopartiküllerin antimikrobiyal özellikleri Gram-negatif bir bakteri olan E. Coli'ye karşı sıvı fazda mikro-seyreltme yöntemiyle incelenmiş  ve in vitro sitotoksik özellikleri L929 hücre kültüründe MTT metoduyla değerlendirilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Biyopolimer, kitosan, papain, nanopartikül, yara iyileştirici ajan, antibakteriyel, hücre kültürü.

Abstract:
Usage of biodegradable and biocompatible polymers in biomedical area has been drawing attention. Chitosan, derived from chitin by deacetylation which is found in the exoskeleton of crustaceans such as crab and shrimp, is such an example. Chitosan is positively charged and bioadhesive; therefore it can easily attach negative surfaces like mucosal membranes and increases the delivery of polar drugs through epithelial layer. It exerts antimicrobial activity against a broad spectrum of microorganisms including Gram-positive and Gram-negative bacteria, filamentous fungi and yeast. Chitosan, helps reducing size of the scar and allows rapid blood-clotting. It controls oxygen permeability in the area, absorbs scar inflammation and it is degraded by the tissue enzymes that are needed for the rapid healing process. 
Papain is a proteolytic enzyme extracted from "Carica papaya" fruit which grows best where there is constant humidity and sun. Papain presents anti-inflammatory, antibacterial and antioxidant properties. Papain has the ability to remove injured tissues and to stimulate the healing process therefore, it can be used in the treatment of large skin lesions. The combination of chitosan nanoparticles and papain has the potential to provide a successful wound healing agent for skin damage recovery.
In this study, specific advantages of chitosan and papain were considered and papain loaded chitosan nanoparticles were prepared by ionic gelation method. For characterization, Zetasizer, FT-IR, UV-VIS and AFM instruments were used. Antibacterial activity of nanoparticles were investigated against Gram-negative bacteria E. coli with micro-dilution method and in vitro cytotoxic properties were evaluated with MTT assay.

Keywords: Biopolymer, chitosan, papain, nanoparticle, wound healing agent, antibacterial, cell culture