Elektroeğirme yöntemi ile ilaç yüklü yara örtülerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of drug-loaded wound dressings by electrospinning method
Yazar: ERAY ALTAN
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYYE CESUR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yara, fiziksel veya termal hasar sonucu cilt veya mukozanın epitel tabakasının devamlılığında bozulma olarak tanımlanır. Yara iyileşmesi, iyileşme sürecini desteklemek için uygun ortam gerektiren dinamik ve karmaşık bir süreçtir. Teknolojideki ilerlemeyle birlikte, iyileşme sürecinin çeşitli yönlerini hedefleyerek farklı yara türlerini tedavi etmek için 3000'den fazla ürün geliştirilmiştir. Yara örtüleri deride meydana gelen yaranın iyileşmesinde kullanılan malzemelerdir. Elektroeğirme yöntemi ile ilaç taşıma sistemleri alanında nano boyutta fiberler verimli bir şekilde düşük maliyetlerle üretilebilmektedir ve yara örtüleri olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada elektroeğirme yöntemi kullanılarak iki farklı dizayna sahip kompozit polilaktik asit(PLA)/polikaprolakton(PCL) kompozit yara örtüleri üretilmiş ve farklı açılardan karşılaştırılmıştır. Bir dizaynda optimize PLA/PCL kompozit fiber yapının üzerine elektro hidrodinamik atomizasyon metodu (EHDA) ile vankomisin(VAN) ilacını içeren polivinilpirolidon (PVP) nanopartikülleri elektrospreylenirken, diğer dizaynda ise VAN içeren PVP partikülleri iki PLA/PCL fiber katmanının arasında hapsedilmiştir. Üretilen nanopartikül yüklü bu fiberlerin morfolojisini görüntülemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM), moleküler yapısı hakkında bilgi sahibi olmak için Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) analizi, termal özelliklerini tespit etmek için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), mekanik mukavemetini tespit etmek için çekme analizi ve şişme- degredasyon testleri yapılmıştır. Yara örtülerinin ilaç salınımını belirlemek için UV-Spektrofotometre analizi yapılmıştır. Antimikrobiyal özelliğini tespit etmek için yara örtüleri S. aureus ve P. aeruginosa bakterileri üzerinde test edilmiştir. Hücre kültürü çalışması yapılarak in vitro sitotoksisite test edilmiştir. SEM analizlerine göre ilaç yüklü nanopartiküller fiberlerin üzerinde başarılı bir şekilde gözlemlenmiştir. Çekme testi sonuçlarına bakıldığında partikülleri arada bulunduran sandviç yapının daha yüksek dayanım değerlerine sahip olduğu görülmüştür. UV-salım analizi sonucunda fiber üzerine partikül atılan grup 24 saatte hızlı bir şekilde salım gerçekleştirirken, sandviç dizaynı beklendiği üzere ilacı daha yavaş şekilde 96 saatte salmıştır. Antimikrobiyal deney sonuçları ilacın antimikrobiyal özellik gösterdiğini kanıtlamıştır. Sonuç olarak bu çalışmada, ilaç yüklü PVP nanopartikülleri içeren iki farklı dizaynda PLA/PCL fiber yapılar üretilmiş ve bu dizaynlar çeşitli özellikler bakımından karşılaştırılmıştır. Böylece daha güvenli, daha kontrollü ve daha verimli bir ilaç dağıtım sisteminin tasarlanması ve yeni fonksiyonel yara örtülerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır.

Abstract:
Wound is defined as disruption of the continuity of the epithelial layer of the skin or mucosa as a result of physical or thermal damage. Wound healing is a dynamic and complex process that requires an appropriate environment to support the healing process. With the advancement in technology, more than 3000 products have been developed to treat different types of wounds by targeting various aspects of the healing process. Wound dressings are materials used in the healing of wounds on the skin. In the field of drug delivery systems by electrospinning, nano-sized fibers can be produced efficiently at low costs and used as wound dressings.
In this study, composite polylactic acid (PLA)/polycaprolactone (PCL) composite wound dressings with two different designs were produced using the electrospinning method and compared from different angles. In one design, polyvinylpyrrolidone (PVP) nanoparticles containing the drug vancomycin (VAN) were electrosprayed on the optimized PLA/PCL composite fiber structure by electro-hydrodynamic atomization method (EHDA), while in the other design, PVP particles containing VAN were trapped between two PLA/PCL fiber layers. Scanning electron microscopy (SEM) to view the morphology of these nanoparticle-loaded fibers produced, Fourier transform infrared (FTIR) analysis to learn about their molecular structure, differential scanning calorimetry (DSC) to detect their thermal properties, tensile analysis to determine their mechanical strength, and swelling-degradation tests were performed. UV-Spectrophotometer analysis was performed to determine the drug release of the wound dressings.
The dressings were tested on S. aureus and P. aeruginosa bacteria to determine its antimicrobial properties. In vitro cytotoxicity was tested by performing a cell culture study. According to SEM analysis, drug-loaded nanoparticles were successfully observed on the fibers. When the tensile test results are examined, it is seen that the sandwich structure that contains the particles had higher strength values. As a result of UV-release analysis, the group with particles on the fiber released rapidly in 24 hours, while the sandwich design released the drug more slowly in 96 hours, as expected. Antimicrobial test results have proven that the drug has antimicrobial properties. In conclusion, two different designs of PLA/PCL fiber structures containing drug-loaded PVP nanoparticles were produced and these designs were compared in terms of various properties. Thus, it is aimed to design a safer, more controlled and more efficient drug delivery system and to develop new functional dressings.