Peptid içeren kozmesötik formülasyon geliştirilmesi, in vitro ve in silico yöntemlerle etkinliğinin belirlenmesi ve güvenliğinin değerlendirilmesi
Development of peptide containing cosmeceutical formulation, determination of efficacy by in vitro and in silico methods, and evaluation of safety
Yazar: BAHAR GÖK
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ ; PROF. DR. SERDA KECEL GÜNDÜZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Kozmetikler = Cosmetics ; Nanoemülsiyon = Nanoemulsion ; Nanoteknoloji = Nanotechnology

Özet:
Günümüzde cilt yaşlanma probleminin çözümü için botoks en yaygın kullanılan yöntemdir. Ancak botoks uygulamasının geçici çözüm sunması ve yüksek toksisitesi kullanımını sınırlamaktadır. Peptidler, cilt yaşlanması önlemek için kullanılan kozmesötik bileşiklerdir. Derinin stratum korneum tabakası, proteolitik enzimler nedeniyle farklı dozaj formlarında formülize edilmeden topikal olarak uygulanan peptidlerin parçalanmasına sebep olabilir. Bu nedenle, topikal uygulamalarda formülize edilmemiş hidrofilik peptidlerin etkinlikleri ve biyoyararlanımları kısıtlıdır. İnovatif bir yaklaşım olarak, nanoemülsiyonlar küçük damlacık boyutları ve yüksek kinetik stabiliteleriyle yüksek farmakokinetik etkiye sahiptirler. Yaşlanma karşıtı peptidlerin etkinliklerini kaybetmeden cilde penetre olması için nanoemülsiyon dozaj formu stratejik bir tercihtir.
Bu tezin amacı, cildin yaşlanmasını önlemek/geciktirmek için botoksa alternatif Syn-Ake peptidi içeren nanoemülsiyon dozaj formunda kozmesötik formülasyon geliştirmesi, in vitro ve in silico yöntemlerle etkinliğinin ve güvenirliğinin belirlenmesidir.
Bu kapsamda tez çalışmasında Syn-Ake peptidin cilt yaşlanma sürecinde rol alan proteinlerle etkileşimi in silico moleküler yerleştirme ve moleküler dinamik yöntemleriyle incelenmiştir. ADMET profilleri çıkartılarak etkinliği ve güvenliği değerlendirilmiştir. Syn-Ake peptidin nanoemülsiyon dozaj formunda formülasyonları dört farklı prosedüre (F1, F2, F3 ve F4) göre ultrasonik homojenizasyon yöntemiyle geliştirilmiştir. Tüm formülasyonların hızlandırılmış stabilite testleri, fizikokimyasal stabilite testleri ve karakterizasyon çalışmaları (UV-Vis spektroskopisi ve Dinamik Işık Saçılması (DLS) yöntemleriyle analizi) yapılmıştır. Stabilite ve karakterizasyon çalışmaları sonrasında en stabil formülasyonun F3 olduğu belirlenmiş, bu formülasyonun Salmonella typhimurium TA98 ve TA100 suşları üzerinde Ames testi ve insan keratinosit hücre hattı (HaCaT) üzerinde MTT testi gibi in vitro yöntemlerle güvenirliği belirlenmiştir. Ek olarak, F3 formülasyonunun antioksidan aktivitesi üç farklı (DPPH, metal şelatlama ve ABTS) yöntemle değerlendirilmiştir. F3 formülasyonun hücre proliferasyonuna etkisi in vitro hücre kültüründe yara iyileşme testi incelenmiş ve formülasyonun hücre proliferasyonunu arttırıcı ve antioksidan özelliklerinin olduğu belirlenmiştir. Son olarak, F3 formülasyonun yaşlanma karşıtı etkinliğini belirlemek için H2O2-UV kaynaklı DNA hasarı koruma aktivitesi incelenmiştir ve F3 formülasyonun H2O2-UV kaynaklı DNA hasarına karşı koruyucu aktivitesinin olduğu belirlenmiştir. 
Sonuç olarak, in silico ve in vitro analizler, F3 formülasyonun yüksek etkinlik ve güvenlik profiliyle yaşlanma karşıtı bir kozmetik ürün adayı olarak umut vaat edebileceğini göstermiştir.

Abstract:
Currently, botox is the most widely used method for solving the skin aging problem. However, botox application offers a temporary solution and its high toxicity limits its use. Peptides are cosmeceutical compounds used to prevent skin aging. The stratum corneum layer of the skin can cause the degradation of topically applied peptides without being formulated in different dosage forms due to proteolytic enzymes. Therefore, the efficacy and bioavailability of unformulated hydrophilic peptides in topical applications are limited. As an innovative approach, nanoemulsions have high pharmacokinetic effects with small droplet sizes and high kinetic stability. The nanoemulsion dosage form is a strategic choice for anti-aging peptides to penetrate the skin without losing their effectiveness.
The aim of this thesis is to develop a cosmeceutical formulation in a nanoemulsion dosage form containing Syn-Ake peptide as an alternative to botox to prevent/delay skin aging, and to determine its efficacy and safety by in vitro and in silico methods.
In this context, in the thesis study, the interaction of Syn-Ake peptide with proteins involved in the skin aging process was investigated by in silico molecular placement and molecular dynamics methods. ADMET profiles were created and its effectiveness and safety were evaluated. The formulations of Syn-Ake peptide in nanoemulsion dosage form were developed by ultrasonic homogenization method according to four different procedures (F1, F2, F3 and F4). Accelerated stability tests, physicochemical stability tests and characterization studies (analysis by UV-Vis spectroscopy and Dynamic Light Scattering (DLS) methods) of all formulations were performed. After stability and characterization studies, it was determined that the most stable formulation was F3, and the reliability of this formulation was determined by in vitro methods such as the Ames test on Salmonella typhimurium TA98 and TA100 strains and MTT test on human keratinocyte cell line (HaCaT). In addition, the antioxidant activity of the F3 formulation was evaluated by three different methods (DPPH, metal chelation, and ABTS). The anti-aging efficacy of the F3 formulation was determined by the wound healing test in vitro cell culture. In vitro, efficacy results showed that the F3 formulation has cell proliferation-enhancing and antioxidant properties. Finally, H2O2-UV-induced DNA damage protection activity was investigated for the anti-aging activity of the F3 formulation. The results showed that the F3 formulation had protective activity against H2O2-UV-induced DNA damage.
In conclusion, in silico and in vitro analyses showed that the F3 formulation could hold promise as an anti-aging cosmetic product candidate with its high efficacy and safety profile.