Farklı bitki ekstraktları yüklenmiş polimerik yara örtü malzemesi tasarımı ve üretimi
Design and production of polymeric wound dressing loaded with different plant extracts
Yazar: CEM REŞAT ÜSTÜNDAĞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET BURÇİN PİŞKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
İnsan vücudunun en büyük organı olan cilt, dış tehditlere karşı ilk koruyucu sistem
olarak bilinir. Kazalar veya yanıklar ve diyabet gibi hastalıklar dahil olmak üzere
birçok farklı faktör, cildin hasar görmesine neden olabilir. Cilt,
mikroorganizmaların kontaminasyonunu önleme ve homeostazı sürdürme
konusunda önemli bir rol oynar. Bu nedenle, ciddi bir yaralanma sonrasında yara
iyileşmesini teşvik edebilecek bir yara örtü malzemesiyle cildi kaplamak önemlidir.
Geleneksel yara örtü malzemeleri nispeten uygun fiyatlı ve yüksek emiciliğe
sahiptir. Ancak, sadece çevre ve yara alanı arasında bir bariyer işlevi görürler ve
ayrıca iyileşme sürecini teşvik etme konusunda eksiklikleri vardır. İyileşmeyi
teşvik etmek ve yara alanını desteklemek için, fonksiyonel yara örtü
malzemelerinin geliştirilmesine büyük ihtiyaç vardır.
Elektro-eğirme, polimer solüsyonlarından fonksiyonel fiber yara yara örtü
malzemelerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yara iyileşmesini
teşvik eden bitki bazlı esansiyel yağlar, örneğin Calophyllum inophyllum (CIO)
esansiyel yağı, iyileşme sürecini teşvik etmek için fiber yara örtü malzemesi olarak
uygun bir polimerle elektro-eğirilebilir.
Bu tez çalışmasında, yara örtü malzemesi olarak kullanılmak amacıyla
Calophyllum inophyllum (CIO) esansiyel yağı yüklü poli(ε-kaprolakton) (PCL)
fiber matların üretilmesi, karakterizasyonu ve in vitro değerlendirilmesi
gerçekleştirilmiştir. Üretilen fiber matların yüzey morfolojisi, boyut dağılımı,
ıslanabilirlik özellikleri, ilaç salım profili, antibakteriyel aktivitesi, sitotoksisite ve
immünotoksisitesi değerlendirilmiştir. Farklı PCL/CIO oranına sahip yara örtü
malzemelerinin ortalama fiber çapları PCL, PCL/CIO-2.5, PCL/CIO-5 ve
PCL/CIO-7.5 için sırasıyla 0.9 ± 0.3 μm, 1.2 ± 0.2 μm, 1.3 ± 0.2 μm ve 1.5 ± 0.1 μm
olarak belirlenmiştir. Üretilen fiber matların temas açı değerleri, yüzey
ıslanabilirliğinin iyileştiğini gösterecek şekilde, CIO eklenmeyen PCL fiber matlara
kıyasla azalmıştır. In vitro salım analizi sonucunda tüm PCL/CIO fiber matlarda
sürekli ve kontrollü bir CIO salınımı gözlemlenmiştir. Üretilen fiber matların
antibakteriyel aktivitesi, gram pozitif ve gram negatif bakteri suşlarında
değerlendirilmiş ve saf PCL'ye kıyasla CIO'nun eklenmesiyle antibakteriyel
aktivitenin arttığı gözlemlenmiştir. In vitro sitotoksisite değerlendirmesi sonucunda
üretilen tüm fiber matların kontrole kıyasla hücre canlılığının arttığını ve sitotoksik
etkisinin bulunmadığını göstermiştir. Bu tez çalışmasından elde edilen bulgular,
CIO yüklü PCL elektro-eğirilmiş fiber matların doku mühendisliği ve rejeneratif
tıp uygulamalarında kullanılma potansiyeli olduğunu ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler: Elektro-eğirme, yara örtüsü, uçucu yağ, poli(ε-kaprolakton), antibakteriyel aktivite

Abstract:
Skin, as the largest organ of the human body, is known as the first protective system
against external threats. Various factors including accidents or diseases such as
burns, and diabetes can cause skin damage. The skin plays a crucial role in
preventing microbial contamination and maintaining homeostasis. Therefore, it is
essential to cover the skin with a wound dressing material that can promote wound
healing after a serious injury. Traditional wound dressings are relatively affordable
and highly absorbent. However, they merely serve as a barrier between the
environment and the wound area, and they lack the ability to promote the healing
process. To promote healing and support the wound area, there is a significant need
for developing functional wound dressings.
Electrospinning is commonly used to produce functional fiber wound dressings
from polymer solutions. Essential plant-based oils that promote wound healing,
such as Calophyllum inophyllum (CIO), can be electrospun with a suitable polymer
to form a fiber wound dressing that promotes the healing process.
This thesis project carried out the production, characterization, and in vitro
evaluation of poly(ε-caprolactone) (PCL) fiber mats loaded with Calophyllum
inophyllum (CIO) essential oil, aimed to be used as wound dressings. The surface
morphology, dimensional distribution, wettability properties, drug release profile,
antibacterial activity, cytotoxicity, and immunotoxicity of the produced fiber mats
were evaluated. The average fiber diameters of the wound dressing materials with
different PCL/CIO ratios were determined to be 0.9 ± 0.3 μm, 1.2 ± 0.2 μm,
1.3 ± 0.2 μm, and 1.5 ± 0.1 μm for PCL, PCL/CIO-2.5, PCL/CIO-5, and PCL/CIO-
7.5 respectively. The contact angle values of the produced fiber mats decreased
compared to PCL fiber mats without CIO, indicating an improvement in surface
wettability. In vitro release analysis resulted in a sustained and controlled CIO
release in all PCL/CIO fiber mats. The antibacterial activity of the produced fiber
mats was evaluated in both gram-positive and gram-negative bacterial strains and
an increase in antibacterial activity was observed with the addition of CIO
compared to pure PCL. In vitro cytotoxicity evaluation indicated an increase in cell
viability for all produced fiber mats compared to the control and no cytotoxic effect
was observed. The findings from this thesis project reveal the potential of CIOloaded
PCL electrospun fiber mats in tissue engineering and regenerative medicine
applications.

Keywords: Electrospinning, wound dressing, essential oil, poly(ε-caprolactone), anti-bacterial activity