Multifonksiyonel poli(laktik-ko-glikolik asit) nanopartiküllerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of multifunctional poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles
Yazar: SALİHA DURAK
Danışman: DOÇ. DR. SERAP DERMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Nanopartiküler sistemler ile yapılan çalışmalarda etken maddelerin etkinliğinin artırılması, toksisitenin azaltılması, stabilitenin sağlanması/artırılması konularında elde edilen umut verici sonuçlar; nanopartikülleri nanoteknoloji, tıp ve biyoteknoloji alanlarında gözde araçlar haline getirmiştir. Nanopartiküler sistemler içerisinden polimerik yapıda olan poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) yüksek biyobozunabilirlik, biyouyumluluk, düşük toksisite/düşük immünojenite göstermesi, uygun mekanik özellikleri ve bozunma ürünlerinin toksik olmaması nedeniyle çeşitli terapötik ajanların kapsüllenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada literatürde ilk defa propolisin doğal biyoaktif bileşeni olan kafeik asit fenetil ester (2-fenetil 3-(3,4-dihidroksi fenil)akrilat, CAPE) ve ceviz ağacından izole edilen bir aktif bileşik olan juglon (5-hidroksi-1,4-naftokinon) molekülleri etken madde olarak birlikte kullanılmış, tek bir PLGA nanopartikül içine enkapsüle edilmiş ve böylece multifonksiyonel özellikli nanopartiküller üretilmiştir. Ayrıca CAPE ve juglon moleküllerini bir arada içeren etken madde ve nanopartikül formülasyonlarının antibakteriyel aktiviteleri de ilk defa bu çalışmada incelenmiştir.
Yapılan bu tez çalışmasında antibakteriyel özellik barındıran CAPE ve juglon etken maddelerini farklı oranlarda içeren PLGA nanopartiküller yağ/su (y/s) tekli emülsiyon çözücü buharlaştırma yöntemiyle hazırlanmıştır. Üretilen nanopartiküllerin detaylı karakterizasyonu; enkapsülasyon etkinliği, etken yükleme kapasitesi, reaksiyon verimi, boyut, çoklu dağılım indeksi, zeta potansiyel, FT-IR, SEM analizleri ve in vitro salım çalışmaları ile gerçekleştirilmiştir. Nanopartiküllerin antibakteriyel aktivitesi broth mikrodilüsyon, agar kuyucuk ve disk difüzyon yöntemleri ile tespit edilmiş, MIC değerleri ve inhibisyon zon çapları belirlenmiştir.
Y/S tekli emülsiyon çözücü buharlaştırma yöntemiyle boyutları 151,4±6,0 – 196,0±0,7 nm aralığında değişen, monodispers boyut dağılımına sahip küresel nanopartiküller elde edilmiştir. Yapılan in vitro salım çalışmalarında nanopartiküllerden en hızlı ilaç salımı ilk 3 saatte gerçekleşmiştir. 	Önceki çalışmalardan farklı olarak, CAPE ve juglon moleküllerini bir arada içeren multifonksiyonel nanopartiküllerde, etken maddelerin sinerjik etki göstermesi nedeniyle daha etkin antibakteriyel aktivite tespit edilmiştir.

Abstract:
The promising results in increasing the effectiveness of active ingredients, reducing toxicity, and increasing/enhancing stability in studies with nanoparticular systems; make nanoparticles a preferred tool in the fields of nanotechnology, medicine, and biotechnology. Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), which is polymeric in structure within nanoparticular systems, is widely used for the encapsulation of various therapeutic agents due to its high biodegradability, biocompatibility, low toxicity/low immunogenicity, suitable mechanical properties, and non-toxicity of degradation products.
In this study, for the first time, caffeic acid phenethyl ester (2-Phenylethyl-3-(3,4-dihydroxyphenyl)acrylate, CAPE), a natural bioactive component of propolis, and juglone (5-hydroxy-1,4-naphthoquinone), an active compound isolated from the walnut tree, molecules were used together as active ingredients, encapsulated into a single polymeric nanoparticle and hereby multifunctional nanoparticles were produced. In addition, antibacterial activities of active ingredients and nanoparticle formulations containing CAPE and juglone molecules together were also investigated for the first time in this study.
Nanoparticular systems have advantages such as to increase the biocompatibility of the active ingredients, to reduce toxicity and to provide the use of less active ingredient with controlled release. In this thesis, PLGA nanoparticles containing different ratios of CAPE and juglone active ingredients, which have antibacterial properties, were prepared using oil in water (o/w) single emulsion solvent evaporation method. Detailed characterization of the produced nanoparticles was performed by encapsulation efficiency, drug loading, reaction yield, size, zeta potential, FT-IR, SEM analyzes and in vitro release studies. The antimicrobial activity of the produced nanoparticles was determined by broth microdilution, agar well diffusion and disk diffusion methods and MIC values and inhibition zone diameters were recorded. 
Monodisperse spherical nanoparticles with sizes ranging from 151.4±6.0 to 196.0±0.7 nm were obtained by the o/w single emulsion solvent evaporation method. In in vitro release studies, nanoparticles exhibited a rapid release within the initial 3 hours. Unlike previous studies, more effective antibacterial activity was detected in multifunctional nanoparticles containing CAPE and juglone molecules together because of the synergistic effect of active ingredients.