Osteomiyelit tedavisinde kullanılmak üzere gözenekli kitosan doku iskelelerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of porous chitosan tissue scaffold for treatment of osteomyelitis
Yazar: ALİ MERT ERDEK
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Osteomiyelit gibi ciddi bir kemik enfeksyonunun tedavisinde potansiyel olarak kemiğin yerini alabilecek bir yapı ve ilaç taşıyıcı bir sistem kullanılmıştır. pH duyarlı bir antibiyotik olan vankomisin (VAN), kontrollü ilaç salımını sağlamak amacıyla ZIF – 8 nanokristallerine yüklenmiştir. Vankomisin yüklenmiş ZIF – 8 nanokristalleri ile 3 boyutlu biyouyumlu doku iskeleleri elde etmek için ıslak eğirme yöntemi kullanılmıştır. Islak eğirme işleminde iğne çapı 0.8 mm, akış hızı 7 ml/saat ve toplama banyosu olarak da oda sıcaklığında izopropanol kullanılmıştır. Doku iskelesinin polimer malzemesi olarak kitosan seçilmiş ve kitosan doku iskelelerinde morfoloji, su tutma yüzdesi ve kontrollü vankomisin salımını belirlemek amacıyla karakterizasyonlar yapılmıştır. Taşıyıcı sistemin Staphylococcus aureus'a karşı etkinliğini araştırmak için antibakteriyel aktivite çalışmaları yapılmıştır. Nanoboyuttaki ZIF – 8 kristalleri için vankomisin molekülünün enkapsülasyonu % 99.3 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar ZIF – 8 nanokristallerine yüklenen vankomisinin, kitosan doku iskelelerinden kontrollü bir şekilde salındığını göstermektedir. Vankomisinin yaklaşık %70'i 8 saat boyunca pH = 5.4'de salınmış, bu değer pH = 7.4'de %55 olarak hesaplanmıştır. Asidik koşullarda daha fazla vankomisin salımı, ZIF – 8'in asidik koşullarda daha yüksek çözünmesiyle açıklanabilmektedir. pH = 5.4 koşullarında kitosan doku iskelelerinden vankomisin salımı 48 saat sonunda plato değeri olan yaklaşık  ~% 77'ye ulaşmıştır. Vankomisin yüklü ZIF – 8 nanokristallerini içeren kitosan doku iskeleler, ZIF – 8 içeren kitosan doku iskelelerine göre S.aureus aktivitesinin azaltılmasında çok daha güçlü bir etki göstermiştir. Bu etki en fazla iltihaplı bir dokunun çevresini taklit edebilen pH = 5.4 koşullarında gözlemlenmiştir.

Abstract:
In the treatment of bone infection, such as osteomyelitis, a structure that can potentially replace bone and a drug delivery system have been used. Vancomycin (VAN), a pH sensitive antibiotic, was loaded to ZIF - 8 nanocrystals to provide controlled drug release. Wet spinning method was used to obtain 3D biocompatible tissue scaffolds with vancomycin loaded ZIF - 8 nanocrystals. In wet spinning, the needle diameter was 0.8 mm, the flow rate was 7 ml / h, and isopropanol at room temperature was used as the collecting bath. Chitosan was selected as the polymer material of the tissue scaffold and characterizations were made to determine morphology, water retention and controlled vancomycin release in chitosan tissue scaffolds. Antibacterial activity studies were conducted to investigate the efficacy of the carrier system against Staphylococcus aureus. The encapsulation of vancomycin molecule was calculated as 99.3% for ZIF - 8 crystals in nanoscale. The results showed that vancomycin loaded ZIF - 8 nanocrystals were controlled released from chitosan tissue scaffolds. Approximately 70% of vancomycin was released at pH = 5.4 for 8 hours and 55% at pH = 7.4. Further release of vancomycin under acidic conditions can be explained by the higher dissolution of ZIF – 8 under acidic conditions. At pH = 5.4, vancomycin release from chitosan tissue scaffolds reached a plateau value of ~ 77% after 48 hours. Chitosan tissue scaffolds containing vancomycin loaded ZIF – 8 nanocrystals showed a more potent effect on the reduction of S.aureus activity than chitosan tissue scaffolds containing ZIF – 8. his effect was most observed at pH = 5.4, which could mimic the surroundings of an inflamed tissue.