Dental cerrahi işlemler sonrasında kemik rejenerasyonunda kullanılmak üzere büyüme faktörü ve antibiyotik yüklü nanopartikül, film ve greft materyali kombinasyonlarının hazırlanması ve değerlendirilmesi
The preparation and  evaluation of the combination of growth factor and antibiotic drug loaded nanoparticles, film and graft material to be used for bone regeneration after dental surgical procedures
Yazar: MİRAY İLHAN
Danışman: DOÇ. DR. MÜGE KILIÇARSLAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Büyüme faktörleri = Growth factors ; Cerrahi-oral = Surgery-oral ; Kemik rejenerasyonu = Bone regeneration ; Kemik ve kemikler = Bone and bones ; Morfogenetik = Morphogenetic ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Polielektrolit = Polyelectrolyte ; Transplantlar = Transplants

Özet:
Bu çalışmada, dental kemik rejenerasyonunda kullanılmak üzere kemik morfogenetik protien ve klindamisin fosfat yüklü polimerik nanopartikül ve bu nanopartiküllerin yüklendiği film veya greftle elde edilen formülasyonların hazırlanması ve in vitro - in vivo değerlendirilmesi amaçlanmıştır. 
Dişlerin etrafını saran kemik doku travmatik, patolojik veya fizyolojik sebepler ile kaybedilebilmekte ve bu durum diş kaybı ile sonuçlanabilmektedir. Bu nedenle dental cerrahi alanındaki çalışmalar, dişlerin etrafındaki kemik kaybını engellemek ve kemik rejenerasyonu üzerine yoğunlaşmıştır. 
Son yıllarda, kemik rejenerasyonunda önemli rolleri olan büyüme faktörleri üzerine çalışmalar yoğunlaşmış ancak, kısa yarı ömürleri, uygulama zorlukları ve ancak yüksek doz faktör varlığında biyoaktivitesinin sağlanabilmesi gibi nedenlerle kullanımları sınırlı kalmıştır. Bunun yanında, rejeneratif tedaviler sonrası iyileşmenin aksamaması ve ideal rejenerasyon elde edilebilmesi için büyüme faktörleri ile birlikte tedavilerde antimikrobiyallerin kullanımı ile konak cevabının module edilmesi önerilmektedir. Tedavideki bu gereksinimlerden dolayı, kemik morfogenetik protein ve klindamisin fosfatı aynı ilaç şeklinde içeren formülasyonların hazırlanması ile rejenerasyon derecesinin artırılabileceği düşünülmüştür. 
Çalışma kapsamında öncelikle planlanan polielektrolit kompleks (PEC) filmleri oluşturabilmek için aljinat ve kitozan ile ayrı ayrı film denemeleri yapılmıştır. Bu ön denemelerin ışığında film dökme yöntemi ile klindamisin fosfat yüklü PEC filmler oluşturulmuştur. Klindamisin fosfatı ve büyüme faktörünü ayrı ayrı veya bir arada içeren nanopartiküller ise  emülsiyon oluşturma çözücü buharlaştırma yöntemi ile üretilmiştir. Ardından ideal formülasyonlar seçilmiş ve nanopartikül-film ve nanopartikül-greft kombinasyon formülasyonları hazırlanmıştır. Filmlerin özelliklerinin incelenmesi için DSC analizi, viskozluk, kalınlık ve ağırlık ölçümleri, işlem etkinliği, in vitro çözünme hızı deneyi, adezyon testleri, FTIR analizi, SEM ve mikro-BT analizleri; nanopartiküllerin özelliklerinin incelenmesi için zeta potansiyel, partikül büyüklüğü ve partikül büyüklük dağılımı incelemeleri, işlem etkinliği, in vitro çözünme hızı deneyi, SEM ve mikro- ve nano-BT analizleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra seçilen formülasyonlar kemik dejenerasyonu oluşturulmuş dişi Wistar albino ratlara uygulanmış ve gerçekleşen rejenerasyon histopatolojik ve mikro-BT incelemeleri ile değerlendirilmiştir.
Sonuç olarak iki etken maddeyi ayrı ayrı ve birlikte içeren ideal formülasyonlar hazırlanmış, in vivo uygulamalar sonucunda da oluşturulmuş formülasyonların  kemik rejenerasyonunda etkili olduğu  ve kombine ilaç tedavisinin tek bir ilaç taşıyıcı sistemde verilmesinin en etkin tedavi şekli olduğu bulunmuştur. İlerleyen yıllarda periodontal ve dental tedavide kullanılması ve patentlenebilmesi mümkün olan formülasyonlar geliştirlebilmiştir.  

Anahtar sözcükler: Greft, Kemik morfogenetik protein, Klindamisin fosfat, Nanopartikül, Polielektrolit kompleks film

Abstract:
In this study, it is aimed to prepare and in vitro-in vivo evaluation of bone morphogenetic protien and clindamycin phosphate loaded polymeric nanoparticles and film or graft formulations loaded with these nanoparticles for use in dental bone regeneration.

Bone tissue surrounding the teeth may be lost due to traumatic, pathological or physiological reasons, which may result in tooth loss. Therefore, studies in the field of dental surgery have focused on preventing bone loss around the teeth and bone regeneration.

Over recent years, studies have focused on growth factors that have important roles in bone regeneration, but their use has been limited due to their short half-life, application difficulties, and the ability to achieve bioactivity only in the presence of high-dose factor. In addition, it is suggested to modulate the host response by using antimicrobials in the treatment of growth factors together with regeneration treatments in order to prevent recovery and to achieve ideal regeneration. Due to these requirements in treatment, it is thought that the degree of regeneration can be increased by preparing formulations containing growth factor and clindamycin phosphate together.

In the scope of the study, alginate and chitosan film preparation experiments were performed seperately in order to form the planned polyelectrolyte complex (PEC) films. In the light of these preliminary experiments, clindamycin phosphate loaded PEC films were prepared by film casting method. Nanoparticles containing clindamycin phosphate and growth factor separately or together were prepared by emulsifying and solvent evaporation technique. Then the ideal formulations were selected and nanoparticle-film and nanoparticle-graft combination formulations were prepared. For film characterization DSC analysis, viscosity, thickness and weight measurements, drug content, in vitro drug release studies, in vitro adhesion tests, FTIR analysis, SEM and micro-CT analysis; and for the characterization of nanoparticles, zeta potential, particle size and particle size distribution investigations, drug loading, in vitro drug release studies, SEM and micro- and nano-CT analyzes were performed. Then the selected formulations were applied to female Wistar albino rats with bone degeneration and the regeneration was evaluated by histopathological and micro-CT examinations.

As a result, ideal formulations containing two active substances separately or together were prepared and it was found that the formulations as a result of in vivo applications were effective in bone regeneration and it was found that the combined drug treatment in a single drug delivery system was the most effective treatment. Formulations that can be used and patented in periodontal and dental treatment have been developed in the following years.

Keywords: Bone morphogenetic protein, Clindamycin phosphate, Graft, Nanoparticle, Polyelectrolyte complex film