Mikroakışkan platformda büyüme faktörü yüklü nanopartiküllerin sürekli işletim modunda sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of growth factor loaded nanoparticles in a continues mode by microfluidic platform
Yazar: ELİF KAYA
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Son yıllarda nanopartiküller kimyasal ve fiziksel özellikleri nedeniyle biyomedikal, tıp ve nanoteknoloji gibi birçok alanda peptid ve protein taşınması, ilaç hedefleme ve kontrollü ilaç salım teknolojisi gibi çeşitli uygulamalarda büyük ilgi görmüştür. 
Bu tez çalışmasında ilaç taşınım sistemleri olarak kullanılabilecek biyouyumlu ve biyoparçalanabilir özelliklere sahip boş ve TGF-β3 büyüme faktörü yüklü PLGA (poli-laktik-ko-glikolik asit) nanopartikülleri nanopresipitasyon yöntemi ile akış odaklamalı bir mikroakışkan platform kullanılarak sentezlenmiştir. Polimer konsantrasyonu, akış oranları ve farklı sürfaktanlar denenerek farklı çalışma koşullarının nanopartikül boyutu ve boyut dağılımı üzerindeki etkisine bakılarak PLGA nanopartikülleri içindeki TGF-β3 yüklemesi optimize edilmiştir.
Sentezlenen nanopartiküllerin partikül boyutları, boyut dağılımları ve zeta potansiyel değerleri Zeta Sizer cihazı kullanılarak ölçülmüş, karakterizasyonu için Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ve Foruier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR) ile analizler gerçekleştirilmiştir. Nanopartiküllerin enkapsülasyon verimi ve yükleme etkinliği hesaplamaları yapılıp in vitro salım çalışmaları ise %0,1 BSA içeren PBS ortamında kümülatif salım tekniği ile gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen sonuçlara göre, TGF-β3 yüklü nanopartiküllerin ortalama partikül boyutları ve polidispersite indeksi sırasıyla 165.6±0.85 nm ve 0.091 olarak ölçülmüştür. Morfoloji ve yüzey özelliklerinin SEM analizleri ile küresel ve pürüzsüz olduğu, FTIR sonuçlarına göre de polimer ve büyüme faktörü arasında kimyasal bir bağlanma gerçekleşmediği görülmüştür. Sentezlenen TGF-β3 yüklü PLGA nanopartiküllerinin enkapsülasyon verimi %70-80 aralığında, yükleme etkinliği ise 1-8 ng TGF-β3/mg NP olarak elde edilmiştir. Kontrollü salım sonuçlarına bakıldığında ise iki aşamalı salım gerçekleşmiş olup 60 gün sonunda TGF-β3'ün %70.2±1.7'si salınmıştır. 
Bu sonuçlara dayanarak, mikroakışkan platformların ilaç yüklü nanopartiküller için yüksek oranda tekrarlanabilir, kontrol edilebilir ve uygun nanopartikül sentez reaksiyonları gerçekleştirebildikleri kanıtlanmıştır.

Abstract:
In recent years, nanoparticles have attracted great interest in many areas, such as biomedical, medicine, and nanotechnology, in various applications such as peptide and protein transport, drug targeting, and controlled drug release technology, due to their chemical and physical properties.
In this thesis, empty and TGF-β3 growth factor-loaded PLGA (poly-lactic-co-glycolic acid) nanoparticles with biocompatible and biodegradable that can be used as drug delivery systems were synthesized using a flow-focusing microfluidic platform by nanoprecipitation method. TGF-β3 loading within PLGA nanoparticles was optimized by investigating the influence of different operating conditions, such as polymer concentration, flow rate ratio, and different surfactants on nanoparticle size and size distribution. 
The particle sizes, size distributions, and zeta potential of the synthesized nanoparticles were measured using a Zeta Sizer device, and characterization of nanoparticles were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Foruier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. The encapsulation efficiency and drug loading efficiency calculations of nanoparticles were made and in vitro release studies were carried out with cumulative release technique in PBS medium containing 0.1% BSA.
According to the results obtained, the average particle sizes and polydispersity index of TGF-β3 loaded nanoparticles were measured as 165.6±0.85 nm and 0.091, respectively. Morphology and surface properties were found to be spherical and smooth with SEM analysis, and there was no chemical binding between polymer and growth factor according to FTIR results. The encapsulation efficiency and drug loading efficiency of the synthesized TGF-β3 loaded PLGA nanoparticles were obtained in the range of 70-80%, and 1-8 ng of TGF-β3 / mg NP, respectively. Considering the controlled release results, two stages release was occurred and 70.2 ± 1.7% of TGF-β3 was released after 60 days.
Based on these results, microfluidic platforms have proven to be highly reproducible, controllable, and suitable nanoparticle synthesis reactions for drug-loaded nanoparticles.