Nanoçöktürme yöntemi ile biyoaktif polietilen glikol-b-polikaprolakton nanopartiküllerinin üretimi
Synthesis of bioactive polyethylene glycol-b-polycaprolactone nanoparticles by nanoprecipitation method
Yazar: MELİS IŞIK TOKSOY
Danışman: DOÇ. DR. SERAP DERMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Juglon = Juglone ; Misel = Micelle ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanotaşıyıcılar = Nanocomponents ; Çökme = Collapse

Özet:
Nanotaşıyıcılar etkin maddenin çözünürlüğünü iyileştirme, enzimatik degredasyonu engelleyerek etki bölgesine ulaşan konsantrasyonunu arttırma, yan etkilerini azaltma,  kontrollü salım ve hedefleyici tedaviye olanak sağlama gibi önemli özelliklere sahiplerdir. Polimerlerin istenilen formda, fiziksel ve kimyasal özelliklerde sentezlenebilmeleri ilaç taşıyıcı sistemlerin uygulamalarında sıklıkla tercih edilmelerini sağlamaktadır. Polimerik miseller amfifilik blok kopolimerlerin oluşturduğu çekirdek/kabuk yapıda nanotaşıyıcılardır. Hidrofobik etkin maddelerin misellere enkapsüle edilmesi ile çözünürlükleri arttırılmaktadır. Polietilen glikol (PEG) ve polikaprolakton (PCL) ilaç taşıyıcı sistemlerde kullanılan biyouyumlu polimerlerdir. Juglon (5-hidroksi-1,4 naftokinon) ceviz ağacı tarafından üretilen sekonder bir metabolittir. Antimikrobiyal, antioksidan ve antikanser özelliklere sahiptir ancak hidrofobik karakterine bağlı olarak suda çözünürlüğünün düşük olması biyoyararlanımını azaltarak kullanımını kısıtlamaktadır. Tez çalışmasında juglon molekülünün PEG-b-PCL misellerine enkapsüle edilerek çözünürlüğünün ve biyoyararlanımının arttırılması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda PEG-b-PCL diblok kopolimeri ε-kaprolaktonun halka açılması polimerizasyonuyla mikrodalga destekli olarak sentezlenmiştir. Polimerin kimyasal yapısının tayini için 1H-NMR ve FT-IR analizleri, molekül ağırlığı tayini için GPC analizi gerçekleştirilmiştir. Kritik misel konsantrasyonu (CMC) pirenin prob olarak kullanıldığı floresans spektroskopi ile belirlenmiştir. Juglon yüklü PEG-b-PCL miselleri nanoçöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. Misellerin boyut ve polidispersite indeksi (PDI) dinamik ışık çalışması (DLS), zeta potansiyel değeri ise elektroforetik ışık saçılması yöntemlerinin (ELS) kullanılması ile analiz edilmiştir. Enkapsülasyon etkinliği ve ilaç yükleme kapasitesi UV-Vis Spektrofotometre kullanılması ile hesaplanmıştır. Juglonun enkapsülasyonunu doğrulamak için FT-IR ve XRD analizleri gerçekleştirilmiştir. Misellerin morfolojik karakterizasyonu için AFM ve SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Juglonun salım profilinin belirlenmesi için in-vitro salım çalışması yapılmış ve son olarak misellerin antifungal etkinliği C.albicans, A.flavus ve Fusarium spp. suşları üzerinde agar dilüsyon metodu ile değerlendirilmiştir.

Abstract:
Nanocarriers have important properties such as enhance the solubility of active ingredient, increase amount of drug reaching the site of action by protecting against enzymatic degradation, decreasing side effect, controlled release and active targeting. Polymers are easy to produce in desired form, physical and chemical properties that makes them desirable for drug delivery application. Polymeric micelles have core/shell structures that are composed of amphiphilic block copolymers. They are mostly used for encapsulation of hydrophobic active ingredient to increase its solubility. Polyethylene glycol (PEG) and polycaprolactone (PCL) are biocompatible polymers that used in drug delivery system. Juglone (5-hydroxy-1,4-naphthaquinone) is secondary metabolite synthesized by walnut tree. Juglone has antimicrobial, antioxidant and anticancer properties. However, low solubility due to its hydrophobic character restricts its use by reducing bioavailability. In this thesis a nanocarrier system is designed by encapsulating juglone into the PEG-b-PCL micelles to improve bioavailability of juglone by increasing its solubility. To do this; PEG-b-PCL diblock copolymer  was synthesized by the ring opening polymerization of ε-caprolactone using microwave irradiation. 1H-NMR and FT-IR analyzes were performed to determine chemical structure and GPC analysis was performed to determine average molecular weight of copolymer. Critical micelle concentration (CMC) of the copolymer was determined by fluorescence spectroscopy using pyrene as a fluorescence probe. Juglone loaded PEG-b-PCL micelles was synthesized using nanoprecipitation method. Size and polydispersity index (PDI) of micelles were determined by dynamic light scattering (DLS) and surface charge of micelles was determined electrophoretic light scattering technique (ELS). Encapsulation efficiency and drug loading were calculated using UV-Vis Spectrophotometer.      FT-IR and XRD analysis were performed to confirm encapsulation of juglone. Morphological characteristic of micelles was analyzed using AFM and SEM. In-vitro release study was performed to determine juglone release profile. Antifungal activity of micelles was evaluated  on the C.albicans, A.flavus and Fusairum spp. strains by performing agar dilution method.