3B baskı ve elektroeğirme yöntemi ile çift katmanlı ilaç yüklü tümör örtüsü üretimi
Production of double-layer drug-loaded tumor dressing using 3B printing and electrospinning method
Yazar: AYŞE BETÜL BİNGÖL
Danışman: PROF. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında, kanser tedavisi için, kişiye özgü, spesifik olarak tümör bölgesine uygulanacak bir tümör örtüsü üretilerek daha önce denenmemiş etkili bir tedavi yöntemi geliştirilmiştir. Mevcut kanser tedavi yöntemlerinde kullanılan kemoterapötik ilaçlar sadece tümör bölgesine değil tüm vücuda yayılmakta bu da hastaların yaşam kalitelerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu tedavi sürecinde ilacın sadece kanser hücreleri üzerinde değil, sağlıklı hücreler üzerinde de toksik etki oluşturması gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu dezavantajlar göz önünde bulundurularak, çalışmada cerrahi işlem sonrasında tümör bölgesinde kalabilecek kanser hücrelerini hedefleyen bir tümör örtüsü tasarlanmıştır. Böylece cerrahi girişim sonrasında spesifik olarak tümör bölgesine uygulanabilir, antikanser ilaçların toksik etkilerini azaltmaya yönelik yeni bir tedavi yöntemi geliştirilmesi planlanmaktadır. Ayrıca cerrahi müdahale sonrası oluşabilecek bakteriyel enfeksiyonu engellemek için antibiyotik ilaç ve cerrahi müdahalenin oluşturacağı fiziksel ağrıyı azaltmak için ağrı kesici ilaç tümör örtüsüne eklenerek biyofonksiyonel hibrit bir tümör örtüsü tasarlanmıştır. Bu yöntemle hem tedavi süresinin kısaltılarak hastanın yaşam kalitesinin artırılması hem de hastaların ekonomik açıdan yükünün azaltılması planlanmıştır. 
Çift katmanlı hibrit biyofonksiyonel tümör örtüsünün ilk katmanı antikanser ilacı olan doksorubisin (DOX) yüklü polivinil alkol (PVA) çözeltisi kullanılarak mikro ekstrüzyon temelli üç boyutlu (3B) biyobaskı ile üretilmiştir. Daha sonra antibiyotik olan amoksisilin (AMOX) ile PVA çözeltisi kullanılarak elektroeğirme yöntemiyle ilk katman üzerine atış yapılarak ikinci katman tamamlanmıştır. Son aşamada ağrı kesici olarak kullanılan ibuprofen (IBU) ile hazırlanan polikaprolakton (PCL) çözeltisi elektro püskürtme yöntemi kullanılarak partikül halinde çift katmanlı biyofonksiyonel tümör örtüsünün yüzeyine kaplanmıştır. Üretimi tamamlanan çift katmanlı biyofonksiyonel tümör örtüsü karakterizasyonu için sırasıyla, kimyasal yapısının değerlendirilmesi için Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) analizi, morfolojik yüzey karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, in vitro salım analizi ve antibakteriyel analiz yapılmıştır. 
Geliştirilecek olan çift katmanlı biyofonksiyonel tümör örtüsünün (tumor dressing) üçlü ilaç kombinasyonundan oluşması, kişiye özgü olabilme kapasitesi ve cerrahi müdahale sonrası tümör bölgesine ve küçük boyuttaki tümörlere implante edilebilir şekilde tasarlanması sayesinde daha etkin ve verimli bir tedavi yaklaşımı ortaya koymaktadır.

Abstract:
Within the scope of this study, a previously untested and effective treatment method has been developed for cancer treatment by producing a personalized tumor dressing that will be applied specifically to the tumor area. Chemotherapeutic drugs used in current cancer treatment methods spread not only to the tumor area but also to the whole body, which negatively affects the quality of life of patients. During this treatment process, the drug has disadvantages such as having a toxic effect not only on cancer cells but also on healthy cells. Considering these disadvantages, a tumor dressing that targets cancer cells that may remain in the tumor area after the surgical procedure was designed in the study. Thus, it is planned to develop a new treatment method to reduce the toxic effects of anticancer drugs so that it can be applied specifically to the tumor area after surgical intervention. In addition, a biofunctional hybrid tumor dressing was designed by adding antibiotic drugs to the tumor dressing to prevent bacterial infection that may occur after surgical intervention and painkillers to reduce the physical pain caused by the surgical intervention. With this method, it is planned to shorten the treatment period, increase the patient's quality of life, and reduce the economic burden of the patients.
The first layer of the double-layered hybrid biofunctional tumor dressing was produced by microextrusion-based three-dimensional (3D) bioprinting using polyvinyl alcohol (PVA) solution loaded with the anticancer drug doxorubicin (DOX). Then, the second layer was completed by casting on the first layer using the electrospinning method using the antibiotic amoxicillin (AMOX) and PVA solution. In the final stage, polycaprolactone (PCL) solution prepared with ibuprofen (IBU), which is used as an analgesic, was coated on the surface of the double-layer biofunctional tumor dressing in particle form using the electrospraying method. For the characterization of the completed bilayer biofunctional tumor dressing, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis was performed to evaluate its chemical structure, scanning electron microscopy (SEM) analysis for morphological surface characterization, in vitro release analysis, and antibacterial analysis were performed, respectively.
The basic expectation is that the double-layered biofunctional tumor dressing to be developed will produce a more effective and efficient therapy result, thanks to its combination of triple drugs, its ability to be personalized, and its design to be implantable in the tumor area and small-sized tumors after surgical intervention.