Nanojel ilaç taşıyıcı sistemler üzerinde çalışmalar
Studies on nanogel drug delivery systems
Yazar: CANAN ASLAN
Danışman: PROF. DR. NEVİN ÇELEBİ ; PROF. DR. İ.Tuncer DEĞİM
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Merhemler = Ointments ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; İlaç formülleri = Formularies ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers ; İlaçlar = Drugs ; İlaçlar-araştırma safhasında = Drugs-investigational

Özet:
Bu çalışmada, farklı yöntemlerde nanojel ilaç taşıyıcı sistemlerin oluşturulması, karakterize edilmesi, uygun formülasyonlara IL-2 yüklenmesi ve IL-2 yüklü formülasyonların in vitro olarak değerlendirilmesi, IL-2 yüklü uygun bir nanojel formülasyonunun sıçanlarda oluşturulan kesi yaraları üzerindeki yara iyileştirici etkisininin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.Nanojel formülasyonları kitozan, dekstran ve pullulan doğal polimerleri kullanılarak kimyasal yöntemle, yüksek sıcaklık ve asidik pH'da oluşum yöntemi ile ve iyonik jelleşme yöntemi ile hazırlanmaya çalışıldı. Ancak kimyasal yöntemle sentezleme tam olarak gerçekleştirilemediği için diğer iki yöntemle hazırlanan nanojel formülasyonları AFM, SEM ve TEM görüntüleri, partikül büyüklüğü ve zeta potansiyel değerleri kullanılarak karakterize edildi ve daha sonraki deneyler için uygun formülasyonlar seçildi. Seçilen nanojel formülasyonlarına IL-2 yüklemesi gerçekleştirildi ve IL-2 yüklü nanojel formülasyonlarının yükleme kapasitesi ELISA analiz yöntemi kullanılarak saptandı. Nanojelden IL-2'nin in vitro salımı, Franz difüzyon hücreleri ve 25000 Da'dan küçük molekülleri geçirebilen diyaliz membranı kullanılarak, pH 7.4 fosfat tamponunda yapıldı.İn vivo çalışmada, Wistar erkek sıçanlar kullanıldı. Sıçanlarda oluşturulan tam kesi yaralarına günde bir kez 500000 IU/mL IL-2 içeren 300 µL hacminde (150000 IU/sıçan) uygulandı. Beş ve yedinci günlerde alınan yara dokusu örneklerindeki malondialdehit (MDA) ve glutatyon (GSH) düzeyleri belirlenerek IL-2 yüklü ve boş nanojellerin yara iyileştirici etkisi değerlendirildi.Çeşitli parametreler kullanarak, IL-2 içermeyen formülasyonlar için en uygun yapay sinir ağı modeli geliştirilmiştir (karıştırma hızı, kitozan %'si, BSA %'si ve TPP %'si girdi parametreleri ve partikül büyüklüğü çıktı parametresi olarak).Hazırlanan boş kitozan-BSA formülasyonlarının, boş kitozan-TPP formülasyonlarına göre daha homojen dağılıma sahip olduğu saptandı. IL-2 içeren nanojellerde aynı şekilde kitozan-BSA nanojellerinin daha homojen bir dağılıma sahip olduğu saptandı. Yükleme kapasitesi sonuçlarına göre IL-2'nin kitozan-BSA ve kitozan-TPP nanojellerine %100 oranında yüklendiği saptandı. İn vitro salım çalışmaları sonucunda ise, nanojellerden IL-2 salımının başlangıçta hızlı (patlama etkisi) ikinci saatten sonra daha yavaş olarak gerçekleştiği saptandı.Boş ve IL-2 yüklü nanojel formülasyonlarının morfolojik görüntülerinin incelenmesi sonucunda kitozan-TPP nanojel partiküllerinin yapışmadığı ancak kitozan-BSA nanojellerinin yapıştığı gözlendi.İn vivo çalışmalar sonucunda sıçan kesi yaraları üzerine uygulanan IL-2 yüklü kitozan-TPP nanojel formülasyonlarının kontrol grubuna göre MDA düzeylerinde anlamlı bir azalmaya, GSH düzeylerinde anlamlı bir artışa neden olduğu ve dolayısıyla yara iyileşmesini artırdığı saptandı.Elde edilen sonuçlar, hazırlanan IL-2 yüklü kitozan-TPP nanojelinin yara iyileşmesi üzerinde etkili olabileceğini göstermektedir.Anahtar kelimeler: Nanojeller, interlökin-2, kitozan-TPP nanojel, kitozan-BSA nanojel, yara iyileşmesi, yapay sinir ağı

Abstract:
It was aimed to develop and characterize nanogel drug delivery systems with various methods, loading of IL-2 to suitable formulations, in vitro evaluation of these IL-2 loaded formulations and to determine wound healing effect of selected IL-2 loaded nanogel formulation on insicision wounds in rats in this study.It was tried to prepare nanogel formulations using chitosan, dextran and natural polimer pullulan by chemical, high temperature application at acidic medium and ionic gelation methods respectively. Prepared nanogel formulations using last two method characterized by AFM, SEM, TEM, particle size, zeta potentials and suitable formulations were selected for further studies. IL-2 was then loaded to selected formulations. The loading capacity of nanogel formulations were determined using ELISA test. The release experiments from nanogel formulations were performed using Franz type diffusion cells and dialysis membrane with the pore size of 25000 Da at a medium of pH 7.4 phosphate buffer.Male Wistar rats were used for in vivo tests. The incision wounds were made and 300 µL of formulations were applied once a day with the dose of 500000 IU/mL. The wound healing effects of IL-2 loaded and unloaded nanogels were evaluated by determining the MDA (malondialdehyte), GSH (glutation) levels of wound tissues after 5th and 7th days.The most suitable artificial neural network modelling was developed using parameters for IL-2 free nanogel formulations (stirring rate, chitosan percentage, BSA percentage and TPP percentage as input parameters and particle size as output parameter).It was determined that prepared drug free chitosan-BSA nanogel formulations were more homogenous than that of chitosan-TPP formulations. Similarly, IL-2 loaded chitosan-BSA nanogel formulations were found to be more homogenous than that of chitosan-TPP formulations. Drug loading capacity was 100% for both chitosan-BSA and chitosan-TPP nanogels. Based on in vitro release studies, IL-2 release from nanogels was occured as rapidly at the beginning (burst effect) and slowly after second hour.Chitosan-TPP nanogels were not found to be very sticky after morphologic investigations and physical observations where as chitosan-BSA nanogels were quite sticky.IL-2 loaded chitosan-TPP nanogel formulations were found to be suitable for improving wound healing because they decreases the MDA levels and increases the GSH levels of wound tissues comparing to control group.All results showed that prepared chitosan-TPP nanogel can be effective for the treatment of wound healing.Keywords: Nanogels, Interleukin-2, chitosan-TPP nanogel, chitosan-BSA nanogel, wound healing, artificial neural network