Hipopigmentasyon problemine yönelik topikal nanoemülsiyonların hazırlanması, karakterizasyonu ve in vitro değerlendirilmesi
Preperation, characterization and in vitro evaluation of topical nanoemulsions for hypopigmentation disorders
Yazar: BURCU ÖZKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. RABİA ÇAKIR KOÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
İnsan derisi, beyazdan kahverengiye, kahverengiden siyaha kadar geniş bir aralıkta farklı renk ve tona sahiptir. Bu durumun sebebi, ciltte bulunan melanin ismindeki kimyasal olarak inert ve stabil bir pigmentin varlığı ve miktarıdır. Melanin pigmentinin sentezinden sorumlu biyokimyasal bir yolak olan melanogenez, melanosit hücrelerinde melanozomlar olarak adlandırılan organallerde meydana gelen kompleks bir olaydır. Bu süreç bozulduğunda, ciltte hipopigmentasyon veya hiperpigmentasyon olarak sınıflandırılan farklı pigmentasyon hasarları meydana gelmektedir. Pigment hücreleri olan melanositler, vitiligo gibi cilt rahatsızlıklarında fonksiyonel epidermal melanositlerin kaybı nedeniyle büyük ölçüde yok olmaktadır. Bu nedenle de deride depigmente olmuş lezyonlar meydana gelmektedir.
Günümüzde vitiligo hastalığının tedavisinde; cilde kortikosteroidlerin uygulanması ve cilt pigmentasyonunu yeniden kazandırmak için UV radyasyon kullanılarak uygulanan fototerapi gibi yöntemler kullanılmaktadır. Ancak bu tedavi yöntemlerinin uzun vadede lekeli ve düzensiz bir pigmentasyona neden olduğu, cilt kanserine yol açtığı ve her zaman etkili olmadığı bilinmektedir. Pigmentasyon hasarlarının hastanın yaşam kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olması, tedavilerindeki tatmin edici olmayan sonuçlar ve bu tedaviler sonucu sıklıkla ortaya çıkan yan etkiler nedeniyle, ilaç ve kozmetik endüstrileri devamlı olarak yeni çözümler araştırmaktadır.
Piperin,  karabiberdeki oleoresinden elde edilen, Piper longum L. ve Piper nigrum L.'nin acı tadını veren bir alkoloiddir. Pek çok biyolojik aktiviteye sahip olan piperinin, son zamanlarda yapılan araştırmalarda cilt pigmentasyonunu stimüle ederek ve pigmentasyonun tekrar meydana gelmesini sağlayarak, bu mekanizma üzerine de etkili olduğu gösterilmiştir. Bu bulguların, daha iyi sonuçlar elde etmenin yanında potansiyel tedavilerin geliştirilmesine yol açabileceği düşünülmektedir. Ayrıca vitiligo tedavisinde UV radyasyona duyulan ihtiyacı azaltarak deri kanseri riskini de düşürme olasığı yüksektir.
Nanoteknolojinin tıbbi ve farmasötik preparatların üretiminde kullanımı son zamanlarda giderek artmaktadır. Nanoteknoloji alanında inovatif ürün geliştirilmesini sağlayan başlıca teknolojilerden biri de nanoemülsiyonlardır. Nanoemülsiyonlar (NE), doğal ya da sentetik yağların, surfaktan ve kosurfaktanlarla birlikte hazırlandığı ve 500 nm'nin altında damlacık boyuna sahip izotropik karışımlardır. Nanoemülsiyonların klasik emülsiyonlara kıyasla daha yüksek stabilite ve kontrollü salım sağlaması, istenen cilt tabakalarına aktif maddeleri taşıyabilmesi, aktif gıda ve ilaç bileşenlerinin çözünürlüğünü, taşınmasını, dağılabilirliğini, biyoyararlanımını ve biyoerişebilirliğini arttırması sayesinde önemli bir sistem haline gelmiştir.
Bu tez çalışmasında, dünyada ve ülkemizde ilk kez olarak, literatürde farklı çalışmalar ile melanin pigmentinin oluşumunu arttırdığı ispatlanan ancak nanoemülsiyon şeklinde kullanımı bulunmayan piperinin,  melanogenezi stimüle ederek vitiligo gibi bazı hipopigmentasyon hastalıklarını gidermeye yönelik topikal nanoemülsiyon formülasyonu geliştirilmiştir. Bu kapsamda, öncelikle piperinin formülasyonlardaki miktarının tayini için UV spektrofotometrede yöntem belirlenmiş ve bu yöntemin analitik validasyon çalışmaları yapılmıştır. Daha sonra, formülasyon bileşiminde yer alan maddeler ve bu maddelerin konsantrasyonları belirlenmiş ve üretim yöntemi olan ultrasonikasyon prosesinin parametreleri optimize edilmiştir. 
Piperin NE'leri, 15 mg, 30 mg, 150 mg, 300 mg ve 600 mg içerecek şekilde hazırlanmıştır.  Sonrasında, formülasyonlara hızlandırılmış stabilite testleri olan santrifüj ve termal testler uygulanarak, kinetik ve termodinamik stabilite açısından ön bir değerlendirme yapılmıştır. Bu testler sonucunda stabil kalan formülasyonlar seçilmiştir ve fizikokimyasal stabilite testlerine tabi tutulmuştur. 3 ay boyunca, 3 farklı koşulda (oda sıcaklığında, 25±2°C ve %65 relatif nem, buzdolabında, 5±3°C ve iklimlendime kabininde, 40±2°C ve %75 relatif nem) bekletilen formülasyonlarda belirlenen zaman aralıklarında (1. gün, 1. ay, 2. ay, 3. ay) pH, iletkenlik, viskozite, ortalama damlacık boyutu, PdI değerleri, zeta potansiyeli ve etkin madde içerik analizleri yapılmıştır.
Bu tez çalışmasının sonucunda geliştirilen piperin NE'leri kullanılarak,  konvansiyonel tedavi yöntemlerine kıyasla daha iyi tedavi sonuçları elde etmenin yanında potansiyel tedavilerin de geliştirilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca, hazırlanan nanoteknolojik ürünün vitiligo tedavisinde UV radyasyona duyulan ihtiyacı azaltarak, deri kanseri riskini de düşürebileceği beklenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Piperin, vitiligo, topikal, nanoemülsiyon, melanogenez, pigmentasyon

Abstract:
Human skin has a wide range of different color from white to brown and brown to black. This situation is based on the presence of a chemically inert and stable pigment named melanin in the skin.
Melanogenesis is a biochemical and complex pathway that is which occurs in melanocyte cells that is found in organelles called melanosomes and responsible for the synthesis of melanin pigment. Different skin pigmentation defects classified as hypo or hyperpigmentation occur when this process is disrupted.
The pigment cells, melanocytes, are destroyed due to the loss of functional epidermal melanocytes in the skin condition vitiligo. Therefore depigmented skin lesions occur on the skin. However these treatments lead to irregular pigmentation and skin cancer in the long term and they are not always effective. Pharmaceutical and cosmetic industries are constantly researching new solutions because of a significant impact of pigmentation diseases on a patient's life quality, unsatisfactory results of treatment and side effects of conventional treatments.
Piperine is an alkaloid obtained from oleoresin pepper and it gives bitter taste to Piper longum L. ve Piper nigrum L. Piperine with many biological activity stimulates the skin pigmentation and provides the re-occurrence of pigmentation. These findings may lead to better results in the development of potential treatments. The risk of skin cancer may dicrease by reducing the need for UV irradiation treatment of vitiligo.
The use of nanotechnology in medical and pharmaceutical 	preparates has been increasing recently. Nanoemulsion is one of the technique that provides the development of innovative products in the field of nanotechnology. Nanoemulsions are isotropic mixture with droplets sizes below 500 nm and they are prepared by combining natural or synthetic oils, and the surfactant and cosurfactants. Nanoemulsions have become important system due to their greater stability and controlled release compared to conventional emulsions, they are able to carry active ingredients to the desired skin layer and they increase bioavailability, dispersibility of the food and pharmaceutical active ingredients.
In this thesis, topical nanoemulsions that is intended to treat some of hypopigmentation disorders such as vitiligo by stimulating melanogenesis of piperine which is proven to increase the formation of melanin pigment by different studies in the literature were developed.
In this context, first UV spectrophotometry method selected for the determination of the amount of piperine in the formulation and analytical validation studies of this method have been made.
Then, substances in the formulations and their concentrations were determined and manufacturing method the ultrasonication process parameters were optimized. Nanoemulsions were prepared that contain 15 mg, 30 mg, 150 mg, 300 mg ve 600 mg of piperine.
Pre-evaluation of stability was made in terms of kinetic and thermodynamic by applying centrifuge and accelerated thermal tests.
Stable formulations were selected according to test results and subjected to physico-chemical stability tests and physicochemical stability tests were carried out with selected formulations.
pH, conductivity, viscosity, average droplet size, PdI values, zeta potential and active ingredient content analyzes were conducted with the formulations at 3 different conditions (room temperature, 25 ± 2°C and 65% relative humidity, in the refrigerator at 5 ± 3°C and in air conditioning cabin to 40 ± 2°C and 75% relative humidity) at the specified time for 3 months.
As a result of this study, it is aimed to develop potential therapies and as well as obtain better therapeutic outcomes than conventional treatments by using piperine nanoemulsions. Further, it is expected to the prepared nanotechnological product reduce the risk of skin cancer by reducing the need for UV irradiation in treatment of vitiligo.

Keywords: Piperine, vitiligo, topical, nanoemulsion, melanogenesis, pigmentation