Diyabetik retinopati tedavisine yönelik doku rejenerasyonu yapan hidrojel formülasyonlarının geliştirilmesi
Development of tissue regenerating hydrogel formulations for the treatment of diabetic retinopathy
Yazar: GÖKHAN KAFES
Danışman: DOÇ. DR. BİRSEN CAN DEMİRDÖĞEN ; DOÇ. DR. N. SELCAN TÜRKER
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Diyabetik retinopati diyabete bağlı olarak gelişen, gözün vasküler ve sinir yapısında değişikliklere sebep olan kronik bir hastalıktır. Diyabetik retinopati, diyabet hastalarının %60-%75'ini etkilemektedir ve hastalığın ileri safhalarında körlüğe sebep olabilmektedir. Güncel tedavi yöntemlerinden lazer fotokoagülasyon ve göz içi iğne tedavisinin hastanın sinir dokusunu tahrip ettiği ve tedavi sürecinde hastada ağrıya sebep olduğu bilinmektedir. Diğer tedavi yöntemlerinden biri olan cerrahi operasyon ise hastalarda görme kaybına sebep olabilmektedir. Diyabetik retinopatinin tedavisi için gözün dejenere olmuş vasküler yapısında doku rejenerasyonuna ihtiyaç duyulmaktadır.  Literatürde çeşitli göz hastalıklarının tedavisinde doku rejenerasyonunu sağlamak ve kontrollü ilaç salımında kullanılmak için üretilmiş hidrojel sistemler yer almaktadır. Bu çalışmada diyabetik retinopati tedavisine yönelik olarak doku rejenerasyonu sağlayan taurin yüklü kitosan hidrojellerin üretilmesi ve karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Diyabetik retinopati tedavisinde anti-diyabetik etkiye sahip olduğu, hücre proliferasyonunu arttırdığı ve vaskülarizasyonu sağladığı için taurin tercih edilmiştir. Çalışmada hazırlanan hidrojellere çapraz bağlanma testi, şişme testi ve viskozite testi yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda optimum kitosan konsantrasyonu %2, optimum glutaraldehit konsantrasyonu %4 olarak belirlenmiştir. Elde edilen kitosan hidrojellerin ve taurin hapsedilmiş hidrojellerin karakterizasyonu için çapraz bağlanma testi, şişme testi, viskozite testi, optik mikroskop, SEM ve FTIR analizleri yapılmıştır. Taurin hapsedilmiş hidrojellere 15 gün boyunca 25°C ve 37°C'de , pH 7,4 ve pH 8,5'da in vitro salım testi yapılmıştır. Optik mikroskop, SEM ve FTIR analizleri sonucunda taurinin hidrojele başarılı bir şekilde hapsedildiği bulunmuştur. Taurinin optimum konsantrasyonda kitosan (%2) ve glutaraldehit (%4) kullanılarak hazırlanmış boş hidrojellerde çapraz bağlanma yüzdesini ve viskoziteyi düşürdüğü, şişme yüzdesini arttırdığı bulunmuştur. Boş hidrojelin çapraz bağlanma yüzdesi %70,64 ± 3,27, taurin hapsedilmiş hidrojelin çapraz bağlanma yüzdesi %61,33 ± 0,58 olarak tespit edilmştir. Boş hidrojelin viskozitesi 2.883.333 ± 12.583,06 cP, taurin hapsedilmiş hidrojelin viskozitesi 1.075.000 ± 65.000 cP olarak ölçülmüştür. Boş hidrojelin 37°C sıcaklıkta ve pH 8,5'da, 90.dk sonunda şişme yüzdesi %7,72 ± 0,48 olarak bulunmuştur. Taurin hapsedilmiş hidrojelin 37°C sıcaklıkta ve pH 8,5'da, 90.dk sonunda şişme yüzdesi %7,93  ± 0,04 olarak bulunmuştur. In vitro salım testi sonucu elde edilen bulgulara göre pH 8,5'da sıcaklığın arttığı durumda hidrojellerden taurinin kümülatif salım yüzdesinde azalma olmuştur. Hidrojelden taurinin kümülatif salımı pH 8,5'da ve sıcaklık 25°C'de %38,47 ± 0,09, aynı pH ve sıcaklık 37°C'de %18,69 ± 0,02 olarak bulunmuştur. Vücut sıcaklığında pH'ın yükselmesiyle taurinin kümülatif salım yüzdesinde artma tespit edilmiştir. Hidrojelden taurinin kümülatif salımı sıcaklık 37°C'de pH 7,4'de %15,92 ± 0,21, sıcaklık 37°C'de pH 8,5'da %18,69 ± 0,02 olarak bulunmuştur. Taurin yüklü kitosan hidrojeller diyabetik retinopati tedavisi için başarılı bir şekilde hazırlanmış ve karakterize edilmiştir. Elde edilen bulguların doku mühendisliği teknolojilerindeki hidrojel çalışmalarına ışık tutacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Diabetic retinopathy is a chronic diabetes related disease that causes changes in the vascular and nerve structures of the eye. Diabetic retinopathy affects 60% to 75% of diabetic patients and can cause blindness in advanced stages. Current therapy methods, such as laser photocoagulation and intraocular needle therapy, destroys the patients' nerve tissues and causes pain during treatment. Other than these treatments, patients can have surgery but surgery may result in visual loss for patients. Tissue regeneration in the degenerated vascular structure of the eye is needed for the treatment of diabetic retinopathy. In the literature, there are hydrogel systems which are produced to provide tissue regeneration in the treatment of various eye diseases and to be used in controlled drug release. The aim of this study was to produce and characterize taurine loaded chitosan hydrogels for tissue regeneration for the treatment of diabetic retinopathy. The reason for choosing taurine for the treatment of diabetic retinopathy in this study is that taurine increases cell proliferation, provides vascularization and has anti-diabetic effect. Cross-linking test, swelling test and viscosity test were performed on the hydrogels prepared in the study. As a result of the tests, the optimum chitosan concentration was %2 and the optimum glutaraldehyde concentration was %4. For the characterization of chitosan hydrogels and taurine confined hydrogels, cross-linking degree test, swelling test, viscosity test, optical microscope, SEM and FTIR analysis were performed. In vitro release test was performed at 25oC and 37oC, pH 7,4 and pH 8,5 for 15 days for taurine confined hydrogels. Optical microscope, SEM and FTIR analysis showed that taurine was successfully confined to hydrogel. In empty hydrogels prepared using chitosan (%2) and glutaraldehyde (%4) at optimum concentration, taurine was found to reduce cross-linking percentage and viscosity and increase swelling percentage. The percentage of crosslinking of the empty hydrogel was %70,64 ± 3,27 and the percentage of crosslinking of the taurine entrapped hydrogel was %61,33 ± 0,58. The viscosity of the empty hydrogel was measured as 2.883.333 ± 12.583,06 cP, and the viscosity of the taurine confined hydrogel was 1.075.000 ± 65.000 cP. The swelling percentage of the empty hydrogel at 37°C and pH 8.5 was found to be %7,72 ± 0,48 at the end of 90 minutes. The swelling percentage of taurine confined hydrogel at 37°C and pH 8,5 was found to be 7,93 ± 0,04 at the end of 90 minutes. According to the findings of in vitro release test, the cumulative release percentage of taurine from hydrogels decreased when pH was 8,5 and temperature increased. The cumulative release of taurine from the hydrogel was found to be %38,47 ± 0,09 at pH 8,5 and 25°C, and %18,69 ± 0,02 at 37°C. An increase in the cumulative release percentage of taurine was observed with increasing pH at body temperature. The cumulative release of taurine from the hydrogel was found to be %15,92 ± 0,21 at pH 7,4 at 37°C and %18,69 ± 0,02 at pH 8,5 at 37°C. Taurine loaded chitosan hydrogels have been successfully prepared and characterized for the treatment of diabetic retinopathy. The findings are thought to be useful for hydrogel studies in tissue engineering technologies.