Nazal yoldan kullanılmak üzere antiviral mukoadezif spray formülasyonlarının geliştirilmesi ve In Vitro etkinliğinin değerlendirilmesi
Development of antiviral mucoadhesive spray formulations for nasal usage and evaluation of In Vitro efficacy
Yazar: BURCU ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. RABİA ÇAKIR KOÇ ; PROF. DR. YILDIZ ERGİNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Solunum sinsityal virüsü (RSV), ciddi alt solunum yolu enfeksiyonlarının ana nedenidir ve küresel olarak halk sağlığı için önemli bir risk oluşturur. Şu anda RSV enfeksiyonlarını tedavi etmek için yalnızca birkaç tedavi kullanılmaktadır ve RSV'nin aşısı yoktur. Bu nedenle, klinik olarak uygulanabilir, uygun maliyetli ve güvenli RSV'yi önleme ve tedavi çözümlerine acil ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, RSV' ye yönelik antiviral etkisi için geniş spektrumlu antiviral 18β-glisiretinik asit (GA) içeren, iyonla aktive olan in situ jelleşen bir formülasyon geliştirilmiştir. Bu kapsamda pH, mekanik özellikler, ex vivo mukoadhezyon kuvveti, in vitro etken madde salımı, spreylenebilirlik, etken madde içeriği ve stabilite çalışmaları yürütülmüştür. Reolojik özellikler, in vitro jelleşme kapasitesi ve reolojik sinerjizm testleri kullanılarak da test edilmiştir. 
Son olarak, insan larenks yassı hücreli karsinoma hücre hattı (HEp-2) kullanılarak, RSV'ye karşı optimize edilmiş in situ jelleşen formülasyonunun sitotoksik ve antiviral aktiviteleri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, % 0,5 (a/a) gellan zamkı ve % 0,5 (a/a) sodyum karboksimetil selüloz (Na-CMC) kombinasyonu ile hazırlanan, optimize edilmiş formülasyon iyi jelleşme kapasitesi ve spreylenebilirlik (deneyin ilk günü (T0) ile deneyin son günü (T14) arasındaki ağırlık sapması % 0,34), istenilen şekilde reolojik sinerjizm (mukoadezyon kuvveti (Fb): 9,53 Pa), mekanik özellikler (adeziflik: 0,300 ± 0,05 mJ), ex vivo biyoadezyon kuvveti (19,67 ± 1,90 g), etken madde içerik tekdüzeliği (% RSD: 0,494) ve sürekli 6 saatlik bir süre boyunca etken madde salımı (%24,56 ± 0,49) göstermiştir. Optimize edilmiş formülasyon, RSV'ye karşı pozitif kontrol olarak kullanılan ribavirin'den (EC50 = 4,189 µg/ml; SI = 28) önemli ölçüde daha yüksek güçlü anti-RSV aktivitesine (yarım maksimal etkili konsantrasyon (EC50) eş zamanlı = 0,05 ug/ml, seçicilik indeksi (SI) = 306) sahiptir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında, nazal in situ jelleşen spreyin, viral girişi doğrudan inhibe ederek veya viral replikasyonu modüle ederek viral enfeksiyonu ve replikasyonu önleyebileceğini gösterilmiştir.

Abstract:
The respiratory syncytial virus (RSV) is a major cause of serious lower respiratory infections and poses a considerable risk to public health globally. Only a few treatments are currently used to treat RSV infections, and there is no RSV vaccination. Therefore, the need for clinically applicable, affordable, and safe RSV prevention and treatment solutions is urgent. In this study, an ion-activated in situ gelling formulation containing broad-spectrum antiviral 18β-glycyrretinic acid (GA) was developed for its antiviral effect on RSV. In this context, pH, mechanical characteristics, ex vivo mucoadhesive strength, in vitro drug release pattern, sprayability, drug content, and stability were all examined. Rheological characteristics were also tested using in vitro gelation capacity and rheological synergism tests. Finally, the cytotoxic and antiviral activities of the optimized in situ gelling formulation on RSV cultured in the human laryngeal epidermoid carcinoma (HEp-2) cell line were evaluated.
In conclusion, the optimized formulation prepared with a combination of 0.5%w/w gellan gum and 0.5%w/w sodium carboxymethylcellulose demonstrated good gelation capacity and sprayability (weight deviation between the first day of the experiment (T0) and the last day of the experiment (T14) is 0.34%), desired rheological synergism (mucoad-hesive force (Fb): 9.53 Pa), mechanical characteristics (adhesiveness: 0.300 ± 0.05 mJ), ex vivo bio-adhesion force (19.67 ± 1.90 g), drug content uniformity (RSD%: 0.494), and sustained drug release over a period of 6 h (24.56% ± 0.49). The optimized formulation demonstrated strong anti-RSV activity (half maximal effective concentration (EC50) simultaneous = 0.05 µg/ml, selectivity index (SI) = 306), which was significantly higher than that of ribavirin (EC50 = 4.189 µg/ml; SI = 28) used as a positive control against RSV, according to the results of the antiviral activity test. In conclusion, this study showed that nasal in situ gelling spray can prevent viral infection and replication by directly inhibiting viral entry or modu-lating viral replication.