Mukozaya uygulanabilen antiparazitik formülasyonlarının hazırlanması ve in vitro karakterizasyonu
Preparation and in vitro characterization of antiparasitic formulations for mucosal administration
Yazar: LEYLA BEBA POZHARANİ
Danışman: PROF. DR. ESRA BALOĞLU
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Kurkumin = Curcumin ; Metronidazole = Metronidazole ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Polimerler = Polymers ; Trichomonas vaginalis = Trichomonas vaginalis

Özet:
Bu tez çalışmasında, paraziter bir protozoon olan Trichomonas vaginalis kaynaklı enfeksiyonların tedavisinde kullanılmak üzere tedavide ilk seçenek olarak kullanılan metronidazol ile doğal bir bileşik olan kurkumin/nano-kurkumin kombinasyonunu içeren vajinal formülasyonlar hazırlanmış ve in vitro karakterizasyonları yapılarak değerlendirilmiştir. Günümüzde kanserden başlayarak bir çok parazit enfeksiyonlarının tedavisinde tek etkin maddelı tedavilerin yerine daha ekonomik ve etkili sonuçlar gösterebilen kombinasyon tedavilerinin sıkça uygulandığına şahit olmaktayız. Söz konusu kombinasyonlar özellikle T. vaginalis gibi inatçı, yaygın ve bulaşıcı enfeksiyonların mücadelesinde yenilikçi bir strateji sunmaktadır.
Bu kapsamda, T. vaginalis enfeksiyonunun sistemik tedavisinde karşılaşılan toksik etkilerin giderilebileceği ve patojenle doğrudan teması sağlayabilecek lokal olarak vajinal bölgeye uygulanabilen, etkin madde olarak metronidazol ve kurkumin içeren poloksamer bazlı in situ jel formülasyonları geliştirilmiştir. Bu jellerin hazırlanmasında poloksamer ticari adı ile bilinen poli etilen oksit-poli propilen oksit kopolimer türevi polimerler kullanılmıştır. Poloksamer bazlı jeller biyolojik dokuların özelliklerine benzer özellikler sergiledikleri ve kullanım aşamasında mekanik bütünlüklerini koruyabildikleri için üstünlük sunmaktadırlar. Bu formülasyonlar, Box-Behnken istatistiksel deney tasarım konseptinde hazırlanmış ve oluşturulan deneysel tasarım için belirlenen kritik parametrelerin kritik kalite özellikleri (sol-jel geçiş sıcaklığı, boş poloksamer jel bazında etkin maddelerin çözünme kapasitesi, boş poloksamer jel formülasyonların plastik viskozite, dinamik viskozite ve kayma gerilimlerinin eşik değeri) üzerindeki etkisi değerlendirilip optimize edilmiştir. Optimize edilen formülasyonların (OPT F1-F2-F3) daha sonra mekanik özellikleri, in vitro salım özellikleri ve SK-HEP-1 hücre hattı üzerindeki sitotoksite analizleri yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda etkileri ve vajinal uygulamaya uygun özellikleri değerlendirilerek optimum formülasyon belirlenmiştir.  
Tez çalışmasının ikinci bölümünde, kombine formülasyonlarda kullandığımız kurkuminin stabilitesinin korunması amacıyla kurkumin içeren polimerik nanopartikülleri hazırlanmış ve bu amaçla yine Box-Behnken deney tasarımı kullanılarak nanoformülasyonlar optimize edilmiştir. Optimize edilen kurkumin nanopartiküllerinin fizikokimyasal özellikleri karakterize edilmiş ve yanısıra yapılan SEM analizleriyle nanopartiküllerin incelenen yüzey morfolojilerinin küresel ve pürüzsüz olduğu saptanmıştır.  
İkinci formülasyon grubu olan MET ve optimum KurNp içeren poloksamer jel formülasyonları soğukta hazırlama tekniğiyle hazırlandıktan sonra sırasıyla miktar tayini, pH değerlerinin saptanması, sol-jel geçiş sıcaklığı ve jelasyon zamanının belirlenmesi, viskozite, akış özellikleri ve reolojik, mekanik ve mukoadezyon analizleri ve etkin maddelerin salım profilleri incelendiğinde lokal vajinal uygulamaya uygunluğu gösterilmiştir. Yapılan hücre kültürü çalışmalarında da  MET ve KurNp' leri içeren poloksamer jel formülasyonun sitotoksik olmadığı belirlenmiştir.
Çalışmamızın son bölümü formülasyonların antiparaziter etkinlik çalışmalarına ayrılmıştır. Bu amaçla, sergilemiş olduğu uygun akış özelliklerinden, düşük sertlik, düşük sıkıştırılabilirlik, 37°C' de yüksek adeziflik, yüksek koheziflik, yüksek elastikiyet, uygun mukoadezyon, optimum sol-jel geçiş sıcaklığı ve jelleşme süresi (30.05°C; 5.66 dak), düşük sitotoksisite özelliklerine sahip MET ve serbest KUR içeren formülasyon grubundan OPT–F2 formülasyonu ile optimum KUR nanopartikül içeren Met-KurNp-Jel poloksamer jel formülasyonu ideal formülasyon olarak seçilmiştir. Seçilen ideal formülasyonların (OPT-F2 ve Met-KurNp-Jel) in vitro şartlarda (%) T. vaginalis canlılığı üzerinde çok düşük konsatrasyonlarının bile anlamlı antiparaziter etkinlik gösterdikleri bulunmuş ve etkinlikleri kanıtlanmıştır. Ayrıca seçilen ideal formülasyonların 4ºC ve 25ºC koşullarında yürütülen stabilite çalışmalarında elde edilen bulgulara dayanarak 90 günün sonuna kadar kararlılıklarını korudukları belirlenmiştir. Sonuç olarak, vajinal mukozaya lokal uygulanması üzere geliştirilen OPT-F2 / Met-KurNp-Jel poloksamer bazlı in situ jel formülasyonlarının trikomoniyazis tedavisi için yenilikçi bir yaklaşım sunabileceği ve yapılan değerlendirme çalışmaları ile bu alandaki bilimsel araştırmalara da katkı sağlayabileceği düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler;
Trichomonas vaginalis; Kurkumin; Metronidazol; Poloksamer jel; Polimerik Nanopartikül "

Abstract:
The aim of this study was to develop and characterize vaginally administered formulations for treatment of infections caused by parasitic protozoa, Trichomonas vaginalis containing combination of first choice drug metronidazole and natural compound, curcumin / nanocurcumin. Combination therapies are now utilized to treat many diseases, starting from cancer to many parasite infections, since it is more effective and affordable than mono- therapy. Combination therapies are believed to represent a new explorable strategy for Trichomonas vaginalis. 
In this respect, poloxamer gel formulations containing metronidazol and curcumin combination were evaluated and optimized by Box-Behnken statistical experiment design concept. Poloxamer gels are known for exhibiting similar properties to those of biological tissues and preserving their mechanical integrity during their usage. Additionally, vaginaly applied  poloxamer gels are able to bypass the toxic effects of systemic treatment of T.vaginalis and ensure direct contact with the pathogen. In the scope of the experimental design, formulations have been optimized by assessing the impact of critical parameters over critical quality characteristics (sol-gel transition temperature, dissolution capacity of active substances, plastic viscosity, dynamic viscosity and threshold values of shear stresses). In addition optimized formulations (OPT F1-F2-F3) were evaluated in terms of their mechanical properties, in vitro release properties and cytotoxicity over the SK-HEP-1 cell line. As a result of these studies, it has been observed that the optimum formulations were not cytotoxic and exhibit features suitable for vaginal administration. 
In the second part of the thesis, in order to prevent its eventual degradation curcumin nanoparticles were prepared and optimized according to Box-Behnken experiment design. Physicochemical properties of the optimized CUR-NP formulation were characterized and the surface morphologies examined by SEM studies were found to be spherical and smooth. Than, optimum KurNp was incorporated in their final gel formulation along side with metronidazol. In the last stage of the thesis, the efficacy of  ideal selected gel formulations  (OPT-F2 and Met-KurNp-Jel) against T. vaginalis. Results showed statistically significant in vitro activity proven their antiparasitic activity. In addition, stability studies conducted at 4 ºC and 25 ºC conditions revealed that the selected ideal formulations remain stable until the end of 90 days.
Our results showed that the developed OPT-F2 / Met-KurNp-Jel poloxamer base in situ gel formulation intended for local vaginal applications can offer an innovative approach for the treatment of trichomoniasis, and can also contribute to scientific research to advance this knowledge area.
Keywords; Trichomonas vaginalis; Curcumin; Metronidazole; Poloxamer gel; Polymeric Nanoparticle

"