Elektroeğirme yöntemi ile kurkumin yüklü selüloz asetat nanolif yara örtüsü geliştirilmesi
Development of curcumin-loaded cellulose acetate nanofiber wound dressing by electrospinning method
Yazar: HİLAL PEKER
Danışman: PROF. DR. PINAR AKKAŞ KAVAKLI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Günümüzde, polimerik nanolif yara örtüleri oldukça popüler kullanılmaktadır. Biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilir özelliklere sahip olan bu polimerler, çeşitli yöntemlerle nanolif yara örtüleri elde etmek için kullanılır. Bu tezde, biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilir bir polimer olan selüloz asetat (CA) polimerinden elektroeğirme yöntemi ile nanolif yara örtüsü elde edilmiştir. Selüloz asetat; tahriş edici ve toksik olmayan, işlenebilir, iyi dielektrik özelliği olan selüloz türevi bir polimerdir. Yapılan bu çalışmada yara örtüsü olarak kullanmak amaçlı DMF:Aseton:Etanol çözücü sisteminde çözülmüş belirli derişime sahip (\%17 (w/v)) selüloz asetat polimerinden  elektroeğirme yöntemiyle nanolifler elde edilmiştir. Boncuksuz bir nanolif elde etmek için elektroeğirme parametreleri  0,7 mL/saat çözelti akış hızı, 24 kV voltaj değeri, 15 cm çalışma mesafesi şeklinde optimize edilmiştir. Elde edilen bu selüloz asetat nanoliflerinin içerisine belirli derişimlerde (\%0,1, \%0,3 ve \%0,5 (w/v)) zerdeçal tozundan elde edilen kurkumin (Cur) yüklenmiştir.  Anti-inflamatuar, antioksidan ve antimikrobiyal özellikleri ile bilinen  kurkumin yara iyileşme sürecinde önemli rol oynamaktadır. Sonuç olarak selüloz asetat polimerinden elektroeğirme yöntemiyle farklı derişimlerde kurkumin yüklü nanolif yapılar başarıyla üretilmiştir. Elde edilen nanolif yapıların karakterizasyonu, Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), ters (inverted) mikroskobu aracılığıyla yapılmıştır. FTIR  analiziyle zerdeçaldan ekstrakte edilen kurkuminin, selüloz asetat ve kurkumin yüklü selüloz asetat nanolif yapılarının  kimyasal yapısı incelenmiştir. SEM ve mikroskop (inverted) analizleri sonucuna göre  nanolif yapıların boncuksuz, düzgün bir morfolojiye sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, kurkuminin biyolojik etkinliğini gözlemlemek amacıyla in vitro kurkumin salınım deneyleri ve hücre canlılığı testleri yapılmıştır. In vitro kurkumin salınım deneyleri fosfat tamponlu salin (PBS) ortamında yapılmıştır. Kurkumin salım profillerini oluşturmak amacıyla UV spektroskopisi kullanılarak kurkuminin derişim hesaplamaları yapılmıştır. Analizler, kurkumin salınımının kontrollü ve sürekli olduğunu göstermiştir. Kurkumin yüklü nanolif yapılarının L929 fare fibroblast hücrelerine karşı sitotoksisite değerlendirmeleri MTT testi ile yapılmıştır. MTT testi sonuçları kısa süreli kullanımlar için \%0,3 ve \%0,5 (w/v) kurkumin yüklü nanoliflerin hücre canlılığını arttırdığı göstermiştir. \%0,1 (w/v) kurkumin yüklü nanolif örneklerinin ilk 30 dakika sonrası için hücre canlılığını sağlayamadığı görülmüştür. Bu sebeple \%0,1 (w/v) kurkumin yüklü nanolif kısa süreli yüz maskesi kullanımı uygulamaları için geliştirilebilir. 

Yapılan bu değerlendirmeler sonucunda \%0,3 (w/v) ve  \%0,5 (w/v) kurkumin yüklü nanoliflerin yara örtüsü olarak kullanılmasının uygun olduğu söylenebilir.

Abstract:
These days, polymeric nanofiber wound dressings are quite popular. These polymers, which have biocompatible and biodegradable properties, are used to obtain nanofiber wound dressings through various methods. In this thesis, nanofiber wound dressing was obtained from cellulose acetate (CA) polymer, which is a biocompatible and biodegradable polymer, by electrospinning method. Cellulose acetate is a cellulose-derived polymer that is non-degradable, non-damaging, processable, and has good dielectric properties. In this study, nanofibers were obtained by electrospinning from cellulose acetate polymer with a certain concentration ( 17\% (w/v)) dissolved in the DMF: Acetone: Ethanol solvent system for use as a wound dressing. To obtain bead-free nanofibers, the electrospinning parameters were optimized to a solution flow rate of 0.7 mL/hr, a voltage of 24 kV, and a working distance of 15 cm. Curcumin (Cur) extracted from turmeric powder was loaded into the obtained cellulose acetate nanofibers at specific concentrations (0.1\%, 0.3\%, and 0.5\% (w/v)). Curcumin, known for its anti-inflammatory, antioxidant, and antimicrobial properties, plays an important role in the wound healing process. In conclusion, nanofiber structures loaded with curcumin at different concentrations were successfully produced from cellulose acetate polymer using the electrospinning method. The characterization of the obtained nanofiber structures was performed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and inverted microscopy. FTIR analysis was used to examine the chemical structure of curcumin extracted from turmeric, the cellulose acetate and curcumin-loaded cellulose acetate nanofiber structures. SEM and inverted microscope analyses showed that the nanofiber structures had a bead-free and uniform morphology. Additionally, in vitro curcumin release studies and cell viability tests were conducted to observe the biological activity of curcumin. In vitro curcumin release studies were conducted in a phosphate-buffered saline (PBS). To create curcumin release profiles, concentration calculations of curcumin were performed using UV spectroscopy. Analysis were showed that curcumin release was controlled and continuous. Cytotoxicity evaluation of curcumin-loaded nanofiber constructs against L929 mouse fibroblast cells was performed by MTT assay. MTT test results were showed that 0.3\% and 0.5\% (w/v) curcumin loaded nanofibers were increased cell viability for short-term use. It was observed that the 0.1\% (w/v) curcumin loaded nanofiber samples could not provide cell viability after the first 30 minutes. Therefore, 0.1\% (w/v) curcumin loaded nanofiber can be developed for short-term face mask use applications.

As a result of these evaluations, it can be said that 0.3\%  (w/v) and 0.5\% (w/v) curcumin loaded nanofibers are suitable for use as a wound dressing.