Flavonoid türevlerinin pickering emülsiyonu yöntemiyle kaplanarak üretimi ve enzim inhibisyonu üzerine etkisinin değerlendirilmesi
Production of flavonoid derivatives by encapsulation with pickering emulsion method and evaluation of their effect on enzyme inhibiton
Yazar: DENİZ TUĞÇE ALGAN
Danışman: PROF. DR. ERDAL KOCABAŞ ; DOÇ. DR. KEMAL ÇETİN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Enzim kinetiği = Enzyme kinetics ; Fenolik asit = Phenolic acid ; Flavonlar = Flavones ; Pickering emülsiyonları = Pickering emulsions

Özet:
Meyve, sebze, tahıl ve içeceklerde bulunan flavanoidler; antioksidan, antienflamatuvar, antikarsinojenik, antiviral ve antibakteriyel özellikleriyle öne çıkmaktadır. Flavonoidlerin birçok hastalığa karşı koruyucu özellik gösterdiği, inflamasyon mekanizmasını düzenleyerek nörodejenerasyonu engellediği veya gerilettiği düşünülmektedir.  Ayrıca, flavonoidlerin antioksidan özellikleri sayesinde oksidatif stresi azalttığı bilinmektedir. Oksidatif stres arttıkça Alzheimer hastalığının evreleri de şiddetlenmektedir.
Stabilite ve düşük biyoyararlanım sorunları olan flavonoidler, enkapsülasyon işlemi sayesinde bu dezavantajlarını avantaja çevirebilmektedir. Modifiye salım sistemleriyle ise flavonoidlerin doğru yerde salımı sağlanarak biyoyararlanımlarının artırılması hedeflenmektedir. 
Tez çalışmasında, Pickering emülsiyonu ve iyonik jelasyon yöntemi ile kaplanacak olan rutin, naringin ve hesperidin flavonoidleri, önce zeytinyağı ve ayçiçek yağı ile emülsifikasyon işleminden geçirilmiş ve iyonik jelasyon yöntemi ile partiküller elde edilmiştir. Bu süreçte partiküllerin karakteristik analizleri yapılıp boyutları belirlenerek, etken madde miktarı ve enkapsülasyon verimliliği ölçülmüştür. Düşük çözünürlük ve biyoyararlanım ile stabilite problemleri olan narenciye flavonoidleri metabolizmanın düzenli çalışması için hayati önem taşır. Enkapsüle edilen flavonoidlerin Alzheimer hastalığı in vitro çalışmalarında kolinesteraz enzimlerinin inhibisyonu yolu ile karşılaştırılması hedeflenmiştir.  Çalışma bu yönüyle, Pickering emülsiyonu ve iyonik jelasyonunun pH duyarlı salımın uygulandığı yenilikçi bir çalışma olacaktır. Çalışma özellikle bağırsak pH'ında arttırılmış biyoyararlanıma ve yüksek stabiliteye sahip enkapsüle edilmiş ürünlerin literature kazandırılması bakımından önem arz etmektedir. Mide ve bağırsak ortamı canlandırılarak dissolüsyon analizi yapılmış ve enzim kinetiğine karar verilmiştir.
Optimizasyon çalışmaları sonucunda uygun yöntem, uygun S/Y oranı ve kapsüllenecek etken madde miktarları bulunmuştur. Çalışmalar sonucunda her etken maddenin 7,5 mg, 15 mg ve 30 mg yüklenmesine karar verilmiştir. Mide ve bağırsak ortamını simüle eden iki farklı pH değerinde (pH 1,2 ve pH 7,4) dissolüsyon çalışması yapılmıştır. Çalışmada öngörüldüğü gibi partiküller bağırsak ortamında mide ortamına göre daha fazla salım yapmıştır. Enkapsülasyon etkinliği, salım profili ve antikolinesteraz çalışmaları birlikte değerlendirildiğinde, zeytinyağı ile birlikte kapsüllenen 30 mg naringin etken maddesinin tezde öne çıkarmak istediğimiz enzim inhibisyonu üzerinde diğer etken maddelere ve enkapsüle edilen partiküllere göre daha yüksek asetilkolinesteraz ve bütirilkolinesteraz enzim inhibisyonu gösterdiği görülmüştür. 
Flavonoidlerin bağırsak pH'ında biyoyararlanımını arttırmak ve yüksek stabiliteye sahip enkapsüle ürün elde etmek için yaptığımız bu çalışmada, partiküller pH 7,4'te tamamen parçalanmıştır ve etken maddeler açığa çıkmıştır. 
Elektroeğirme tekniği sayesinde, flavonoidlerin biyolojik kullanılabilirliği artırılarak, ilaç taşıma sistemleri, gıda ambalajları ve kozmetik ürünler gibi farklı alanlarda potansiyel uygulamalar geliştirilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen fiberlerin morfolojik çalışmaları ile flavonoidlerin fiber matris içerisindeki dağılımı ve salım davranışları belirlenmiştir. Aynı zamanda, nanofiberlerin Staphylococcus aureus (S. aureus) bakterisine karşı antibakteriyel aktivitesi değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda bağırsak pH'ında (pH 7,4) yapılan dissolüsyon analizinde PLA-MIX fiberi içerisindeki etken maddeler %20-25 oranında, PCL- MIX fiberi içerisindeki etken maddeler %21-28 oranında salındı. Antibakteriyel çalışmanın sonuçları nanofiberlerin %45 oranında PLA karışımında daha fazla bakteriyel inhibisyona neden olduğunu gösterdi.

Abstract:
Flavonoids found in fruits, vegetables, grains and beverages stand out with their antioxidant, anti-inflammatory, anticarcinogenic, antiviral and antibacterial properties. It is thought that flavonoids have protective properties against many diseases and prevent or delay neurodegeneration by regulating the inflammation mechanism. In addition, it is known that flavonoids reduce oxidative stress thanks to their antioxidant properties. As oxidative stress increases, the stages of Alzheimer's disease also intensify. Flavonoids, which have stability and low bioavailability problems, can turn these disadvantages into advantages thanks to the encapsulation process. With modified release systems, it is aimed to increase the bioavailability of flavonoids by ensuring their release in the right place.
In the thesis study, routine, naringin and hesperidin flavonoids, which will be coated with Pickering emulsion and ionic gelation method, were first emulsified with olive oil and sunflower oil and particles were obtained by the ionic gelation method. In this process, characteristic analyzes of the particles will be made, their sizes will be determined, and the amount of active ingredient and encapsulation efficiency will be measured. Citrus flavonoids, which have low solubility, bioavailability and stability problems, are vital for the regular functioning of metabolism. It is aimed to compare the encapsulated flavonoids in Alzheimer's disease in vitro studies through the inhibition of cholinesterase enzymes.  In this respect, the study will be an innovative study in which pH-sensitive release of Pickering emulsion and ionic gelation is applied. The study is especially important in terms of introducing encapsulated products with increased bioavailability and high stability at intestinal pH to the literature. The stomach and intestinal environment will be stimulated, dissolution analysis will be performed and enzyme kinetics will be decided.
As a result of the optimization studies, the appropriate method, the appropriate oil-in-water ratio and the amount of active ingredient to be encapsulated were found. As a result of the studies, it was decided to load 7.5 mg, 15 mg and 30 mg of each active ingredient. Dissolution studies were conducted at two different pH values (pH 1.2 and pH 7.4), simulating the stomach and intestinal environment. As predicted in the study, microcapsules were released more in the intestinal environment than in the stomach environment. When the encapsulation efficiency, release profile and anticholinesterase studies were evaluated together, it was seen that 30 mg naringin active ingredient encapsulated with olive oil showed higher acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase enzyme inhibition than other active ingredients and encapsulated particles on the enzyme inhibition that we wanted to highlight in the thesis.
In this study, which we conducted to increase the bioavailability of flavonoids at stimulated intestinal pH and to obtain an encapsulated product with high stability, the microcapsules were completely disintegrated at pH7.4 and the active ingredients were released.
By increasing the bioavailability of flavonoids through electrospinning technique, it is aimed to develop potential applications in different areas such as drug delivery systems, food packaging and cosmetic products. The distribution and release behaviors of flavonoids in the fiber matrix were determined by morphological and chemical characterization of the obtained fibers. At the same time, the antibacterial activity of nanofibers against Staphylococcus aureus (S. aureus) bacteria was evaluated. As a result of the study, in the dissolution analysis performed at stimulated intestinal fluid pH (pH 7.4), the active ingredients of PLA-MIX fiber were released at a rate of 20-25% and PCL-MIX fiber at a rate of 21-28%. Antibacterial results showed that nanofibers caused more bacterial inhibition in 45% PLA mixture.