Mikro kabarcığın silika ile kapsüllenerek mukavemetinin artırılması
Increasing the strength of the microbubble by encapsulating it with silica
Yazar: GİZEM SİVRİ
Danışman: DOÇ. DR. MURAT AKARSU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Mikro kabarcıklar, oldukça küçük, içleri gaz ile dolu, çapları yaklaşık 1-10 µm arasında olan, kapsüllenmiş kabarcıklardır. Gazdan oluşan çekirdek kısımları, lipitler, proteinler, polimerler, sürfaktanlar ya da proteinlerle lipitlerin harmanlanmasıyla kapsüllenebilmektedir. Gaz halindeki çekirdeklerin sıkıştırılmasıyla birlikte, kılcal
damarlar içinden kan geçerken ve ultrasona maruz bırakıldıkları zaman şekillerinde deformasyonlar gerçekleşmektedir. Ultrasona maruz bırakılan mikro kabarcığın kabuğunda büzülme ve genişlemeler olmaktadır. Bu da gelen ultrason radyasyonunda geri saçılmalara, kavitasyona veya mikro kabarcığın kabuğunda patlamalara sebep olduğundan dolayı, mikro kabarcıklar ultrasonik görüntülemede kontrastı artıran ajan olarak ve hedefe ilaç salınımı / gen iletimi gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Mikro kabarcıkların ilaç salınımında kullanılabilmesi için, ses dalgalarının kapsülün eşik enerjisini aşması gerekmektedir. Ultrasonun eşik enerjisi kapsülün eşik enerjisine eşit veya daha altında ise kontrast sağlanmaktadır, ultrasonun eşik enerjisi kapsülün eşik enerjisinin üzerinde ise kapsülasyon kırılıp ilaç salınımı gerçekleşmektedir. Literatür araştırmalarına göre, kapsülasyon daha önce silika ile yapılmamış olup lipit, protein, polimer ve sürfaktan ile yapılmıştır. Fakat bu kapsülasyon maddelerinin yapıya rijitlik katarak kontrastı engellemek, stabiliteyi azaltmak gibi çeşitli dezavantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada, yüksek Q-değerine sahip perfloropropan gazından sentezlenen mikrokabarcığın, silika ile kapsülasyonu yapılarak mikrokabarcık stabilitesinin artırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla; mikro kabarcık elde edilirken sürfaktan miktarları ile kullanılan gazın miktarı değiştirilerek emülsiyon sistemi hazırlandı ve her adımda pH kontrolü yapıldı. Partikül boyutu ve zeta potansiyellerine bakılarak istenilen değerler elde edildikten sonra, TEOS hidroliz edilerek mikro kabarcığın silika (siloksan bağı) ile kapsülasyonu
gerçekleştirildi. Sentezlenen ve kapsüllenen mikro kabarcıkların karakterizasyon testlerinde ilk olarak; Zeta-Sizer Cihazı kullanılarak boyut analizi ve zeta potansiyel değerlerine bakıldı, sonraki adımda ise; mikro kabarcığın yüzey morfolojisini ve iç kısımlarını anlamak ve yorumlayabilmek için TEM (Geçirimli Elektron Mikroskobu) analizleri yaptırıldı.

Abstract:
Microbubbles are very small encapsulated bubbles with a gas-filled interior, approximately 1-10 µm in diameter. Gaseous cores can be encapsulated by lipids, proteins, polymers, surfactants, or by blending lipids with proteins. With the compression of gaseous cores, deformations occur in their shape as blood passes through the capillaries and when they are exposed to ultrasound. There is shrinkage and expansion in the shell of the microbubble exposed to ultrasound. Since this causes backscattering, cavitation or bursting in the shell of the microbubble in the incoming ultrasound radiation,
microbubbles are used as contrast enhancing agents in ultrasonic imaging and in applications such as drug release / gene delivery to the target. In order for microbubbles to be used in drug release, sound waves must exceed the threshold energy of the capsule. If the threshold energy of ultrasound is equal to or below the threshold energy of the capsule, contrast is provided, if the threshold energy of ultrasound is above the threshold energy of the capsule, the capsule is broken and the drug is released. According to literature studies, encapsulation has not been done with silica before,
but with lipid, protein, polymer and surfactant. However, these encapsulation materials have various disadvantages such as adding rigidity to the structure, preventing contrast and decreasing stability. In this study, it was aimed to increase the microbubble stability by encapsulating the microbubble synthesized from perfluoropropane gas with high Qvalue with silica. For this purpose; The emulsion system was prepared by changing the amount of surfactant and the amount of gas used while obtaining microbubbles, and pH control was performed at each step. After obtaining the desired values by looking at the particle size and zeta potentials, TEOS was hydrolyzed and the microbubble encapsulated with silica (siloxane bond). In the characterization tests of the synthesized and encapsulated microbubbles, firstly; Dimension analysis and zeta potential values were analyzed using Zeta-Sizer Device, in the next step; TEM (Transmissive Electron Microscope) analyzes were performed to understand and interpret the surface morphology and inner parts of the microbubble.