Diyabetik yara iyileşmesinde kullanılmak üzere geliştirilen çok katmanlı akıllı yara örtüsü
Multilayered smart wound dressings to be used in diabetic wounds therapies
Yazar: AYŞENUR ACUNER
Danışman: PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Deri hastalıkları = Skin diseases ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Nanolif = Nanofiber ; Yara iyileşmesi = Wound healing

Özet:
Önümüzdeki on yıl içerisinde sayıları yarım milyarı aşacak olan diyabet hastaları, bu hastalık nedeniyle oluşan kronik yaralardan büyük zarar görmekte ve gelecekte uygun tedavi sağlanmazsa, yaranın bulunduğu uzvun bir kısmının veya tamamının ampüte edilmesi söz konusu olmaktadır. Bahsedilen amputasyondan sonra hastaların kaybedilme olasılığı da artmaktadır. Bu nedenle bu tür yaraların iyileşmesinde tedavinin etkinliğini artırmak için yeni nesil akıllı yara örtü malzemelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan tezin temel amacı; diyabetik ayak yaralarının tedavisinde etkinliği artırmak, uzvun işlevini geri getirmek, geliştirmek ve korumak için gerekli olan terapötik ajanları bünyesinde barındıran ve doğal polimerin ihtiyaç duyulduğunda terapötik ajanı istenen bölgeye kontrollü salmasını sağlayan yeni nesil/akıllı yara örtüsünün geliştirilmesidir. Çok katmanlı ve her katmanın farklı fonksiyona sahip olduğu yapılar yara iyileşmesine katkıda bulunmaktadır. Yeni nesil diyabetik yara örtüsü malzemesinin çok katmanlı akıllı örtüler olarak hazırlanmasında iki farklı yöntem kullanılmıştır. Burada, ilk olarak yara bölgesine temas edecek olan alt katman ve kararlı bir yapı sağlanması için koruyucu üst katman, ipek proteini olan fibroin kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile üretilmiştir. İpek proteinlerinin yara örtüsü oluşturulmasında kullanılması için ipek kozaları piyasadan temin edilmiş ve kimyasal çözücüler kullanılarak ekstrakte edilmiştir. Etkili tedavi sunabilmek adına yara kısmına temas edecek katmanda kontrollü salım yapabilen ilaç taşıyıcı sistemler oluşturarak (Polidopamin, Sığır Serum Albümini) antibiyotiklerin (Gentamisin, Siprofloksasin) lokal olarak salımı gerçekleştirilmiştir. İlaç taşıyıcı sistemlerin farklı enfeksiyon seviyelerindeki farklı pH değerlerine duyarlı etken madde salımı sağlanmıştır.  Orta katmanı oluşturmak için ise kriyojenik jel matris hazırlama yöntemi kullanılmıştır. Aljinat ve kondroitin sülfat katkılı antienflamatuar etken madde (Metformin) yüklü orta katman için kullanılacak yapı dondurarak kurutma yöntemi ile elde edilmiştir. Değişen sıcaklığa bağlı olarak ilaç salımı gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak hem sıcaklık hem de pH duyarlı çok katmanlı akıllı, yeni nesil bir yara örtüsü malzemesi geliştirilmiştir. Diyabetik yara örtü malzemesi için elde edilen katmanlar, morfolojik olarak (Taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak) karakterize edilmiştir, orta katmanın hidrojel yapısından dolayı su alma kapasitesi ve biyolojik uyumluluk (sitotoksisite) testi gerçekleştirilmiştir. İlaç taşıyıcı sistemlere yüklenmiş ilaçların salım deneyleri yapılmıştır.

Abstract:
Diabetes patients, whose number will exceed half a billion in the next ten years, suffer greatly from chronic wounds caused by this disease, and if appropriate treatment is not provided in the future, part or all of the injured limb will be amputated. After the mentioned amputation, the probability of losing patients increases. Therefore, a new generation of smart dressing materials is needed to increase the effectiveness of the treatment in the healing of such wounds. The main purpose of the presented thesis; It is the development of a new generation/intelligent dressing that contains the therapeutic agents necessary to increase the effectiveness in the treatment of diabetic foot wounds, restore, improve and protect the function of the limb, and that allows the natural polymer to release the therapeutic agent into the desired area when needed. Multi-layered structures with different functions contribute to wound healing. Two different methods were used in the preparation of the new generation diabetic dressing material as multilayer smart dressings. Here, the bottom layer that will first contact the wound area and the protective top layer to provide a stable structure were produced by electrospinning using silk protein fibroin. Silk cocoons were commercially available and extracted using chemical solvents for the use of silk proteins in dressings. In order to provide effective treatment, local release of antibiotics (Gentamicin, Ciprofloxacin) has been achieved by creating controlled release drug carrier systems (Polidopamine, Bovine Serum Albumin) in the layer that will contact the wound. The release of active substance sensitive to different pH values of drug delivery systems at different infection levels has been achieved. Cryogenic gel matrix preparation method was used to form the middle layer. The structure to be used for the middle layer loaded with alginate and chondroitin sulfate added anti-inflammatory active substance (Metformin) was obtained by freeze-drying method. In the case of inflammation, drug release was performed depending on the changing temperature. As a result, a smart, new generation wound dressing material with both temperature and pH sensitivity has been developed. The layers obtained for the diabetic dressing material were characterized morphologically (using scanning electron microscopy (SEM), water absorption capacity due to the hydrogel structure of the middle layer and the release of drugs loaded into drug delivery systems, biocompatibility (cytotoxicity) test were performed.