Ph duyarlı lipozom taşıyıcı sistemlere yüklenmiş hidrofilik ilaçların beyin travması üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of hydrophilic drugs loaded ph sensitive liposomal carriers on traumatic brain injury
Yazar: DENİZ MORİNA
Danışman: PROF. DR. ERDAL CEVHER
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Beyin yaralanmaları = Brain injury ; Hidrojen iyon konsantrasyonu = Hydrogen-ion concentration ; Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Lipozomlar = Liposomes ; İlaç hedefleme = Drug targeting ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers ; İlaçlar = Drugs

Özet:
Bu çalışmanın amacı hedef bölge olarak seçilen beyindeki travma-sonrası gelişen asidozdan yararlanarak başlıca, pH duyarlı lipozomal formülasyon geliştirmek için fosfolipitlerin modifikasyonunu gerçekleştirmek, damar yoluyla uygulanabilecek en uygun lipozom formülasyonun optimizasyonunu tamamlayarak geliştirmek ve karakterize etmek, stabilite çalışmalarını gerçekleştirmek, farelerde travmatik beyin hasarı oluşturduktan sonra görüntüleme ajanı olan kalseinin hedef bölgedeki akümülasyonunu incelemek ve beyin travması sonrası oluşan hasar ve ödemin (nöroenflamasyon) üzerine hidrofilik nöroprotektif olan EPO-A'nın etkisini klasik tedavi uygulamaları ile karşılaştırmalı olarak incelemektir.
Lipozomal formülasyonlar hazırlamak için öncelikle dipolar fosfolipit olan dioleil fosfatidil etanolamin'e (DOPE) spesifik pH duyarlılık sağlamak için maleik asit grubu bağlandı. Akabinde sterik stabilite sağlamak amacıyla PEG 2000 molekülü bağlandı. Ayrıca, hedef bölgede akümülasyonunu artırmak için VCAM-1 spesifik ligand bağlandı. Fosfolipit modifikasyon çalışmalarının tamamlanmasından sonra optimizasyon çalışmalarında hedef partikül boyutu olan 200 nm altında ve -25 mV zeta potansiyele sahip formülasyonlar elde edildi. Görüntüleme ajanı olan kalsein yüklü ve model ilaç olarak kullandığımız EPO-A yüklü lipozomal formülasyonlar hazırlandı. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında sonikasyon ve ekstrüzyon işmelerinin partikül boyutu, partikül boyutu dağılımı ve zeta potansiyeli üzerine anlamlı seviyede etki ettiği tespit edildi. 75:25 molar orana sahip DOPE-MA-PEG2000:DOPA formülasyonunun pH duyarlılığı için ideal olduğu tespit edildi. Fetal sığır serumu, insan plazması, insan serumu ve inaktive sığır serumu gibi değişik fizyolojik ortamlarda lipozomal formülasyonların stabil olduğu tespit edildi. Hazırlanan formülasyonların stabilitesinin +4±1 °C'de 90 gün, 25±2 °C'de ise 60 gün bozulmadığı tesipt edildi. SEM ve AFM çalışmalarıyla, hazırladığımız formülasyonların küresel olduğu ve AFM histogramına göre 110 nm civarında partikül boyutu dağılımına sahip olduğu saptandı. Hazırlanan lipozomal formülasyonların toksisitesini belirlemek amacıyla A172 hücre hatlarında sitotoksisite çalışmaları yapıldı ve formülasyonların çok düşük toksisite gösterdiği saptandı. Elde edilen formülasyonların ph 6.8 ortamında gerçekleşen in vitro salım çalışmalarında hızlı bir salım profili gösterdiği saptandı. In vivo çalışmaları çerçevesinde floresan mikroskobu yardımıyla, Balb/c  farelere i.v. yoldan uygulanan hedeflendirme peptidi bağlanmış kalsein yüklü lipozomal formülasyonların hedef bölgemiz olan beyinde anlamlı seviyede akümülasyon gösterdiği tespit edildi. Akabinde etkinlik çalışmalarında PEL formülasyonun beyin ödemi  ve hasarının önlenmesinde en etkili formülasyon olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to make use of post-traumatic acidosis in the brain selected as the target region, to perform modification of phospholipids to develop a pH-sensitive liposomal formulation, to develop and characterize the most appropriate liposome formulation that can be administered intravenously, to perform stability studies, to perform traumatic brain injury in mice. This study aims to investigate the accumulation of calcein in the target region, which is an imaging agent, and to investigate the effect of hydrophilic neuroprotective EPO-A on damage and edema (neuroinflammation) after brain trauma in comparison with classical treatment practices.
To prepare liposomal formulations, the maleic acid group was first bonded to provide specific pH sensitivity to the dipole phospholipid dioleyl phosphatidylethanolamine (DOPE). The PEG 2000 molecule was then ligated to provide steric stability. Furthermore, VCAM-1 specific ligand was ligated to increase accumulation at the target site. After the completion of phospholipid modification studies, formulations with a target particle size below 200 nm and zeta potential of -25 mV were obtained in optimization studies. EPO-A loaded liposomal formulations and calcein loaded formulations as well, were prepared. In the scope of characterization studies, it was determined that sonication and extrusion works had a significant effect on particle size, particle size distribution and, zeta potential. The DOPE-MA-PEG2000:DOPA formulation with a 75:25 molar ratio was found to be ideal for pH sensitivity. Liposomal formulations were found to be stable in various physiological environments such as fetal bovine serum, human plasma, human serum, and inactivated bovine serum. It was found that the stability of the formulations did not deteriorate for 90 days at +4± 1°C and 60 days at 25±2°C. SEM and AFM studies showed that the formulations we prepared were spherical and had particle size distribution around 110 nm according to AFM histogram. Cytotoxicity studies were performed in A172 cell lines to determine the toxicity of the liposomal formulations and the formulations showed very low toxicity. The obtained formulations showed a rapid release profile in the in vitro release studies in pH 6.8 medium. Within the scope of in vivo studies, it was determined by using fluorescence microscopy that the i.v. application of targeting peptide-bound calcein-loaded liposomal formulations in Balb / c mice showed significant accumulation in the brain. Subsequently, in efficacy studies, PEL formulation was found to be the most effective in preventing brain edema and damage.