Antibakteriyel özellikte tigesiklin yüklü çok katmanlı nanofiber yara örtüsü malzemesinin üretilmesi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of tigecycline loaded multilayer nanofiber wound dressing material with antibacterial properties
Yazar: SELVİNAZ ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞÜKRAN MELDA ESKİTOROS TOĞAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Deri, insan vücudundaki en işlevsel organ olarak önemli bir yapıdır. Yaralanmalar, yanıklar veya kazalar nedeniyle, deri hasar görebilir. Günümüzde, yara bakımının enfeksiyon riskini azaltarak hızlı ve etkin iyileşme sağlamadaki önemi büyüktür. Bu bağlamda, antibakteriyel özellikli yara örtüleri bu alandaki önemli yenilikler arasında yer almaktadır. Yeni nesil yara örtülerinin keşfi ve geliştirilmesi, tıp alanında büyük bir öneme sahiptir. Bu tezin amacı, tigesiklin (Tig) yüklü polikaprolakton (PCL) ve kitosan (CS) polimerleriyle hazırlanan, kontrollü salım hedefli antibakteriyel nanofiber yapısındaki çok katmanlı bir membranın elektrospinleme yöntemiyle üretilmesi ve bu yapının yara örtüsü olarak uygulanabilirliğinin değerlendirilmesidir. ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) onaylı Tigesiklin, çeşitli Gram-pozitif ve Gram-negatif mikroorganizmalara karşı in vitro etkinlik gösteren bir antibiyotiktir. PCL, yara örtüsü olarak kullanılan ilk polimer olup biyobozunur, biyouyumlu ve hidrofobik özelliklere sahip sentetik bir polimerdir. Yüksek mekanik stabilite ile birlikte düşük hücre yapışma özellikleri göstermektedir. Diğer bir polimer olan kitosan ise doğada mevcut olan bir polisakkarit olup kitinden elde edilen, biyouyumlu ve biyobozunur özellikleriyle öne çıkan doğal bir polimerdir. İyi hücre yapışması ve proliferasyon özellikleri sergiler. Polimerlerin bu avantajlarından yararlanarak, kontrollü tigesiklin salımı sağlayacak, biyouyumlu ve antibakteriyel özelliklere sahip tek, iki ve çok katmanlı membranlar elektrospinleme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. İlk katman ve son katman PCL nanofiberlerinden oluşurken ara katman ise PCL-CS-Tig kompozit yapısında olacak şekilde tasarlanmıştır. Tek, iki ve çok katmanlı kompozit malzemeler, SEM, AFM, FTIR, XRD ve temas açısı analizleri ile karakterize edilmiştir. In vitro salım çalışmaları, çok katmanlı yapıdan tigesiklin salımının, tek katmanlı membrana kıyasla %62 oranında ve iki katmanlı membrana kıyasla %17 oranında daha kontrollü gerçekleştiğini göstermiştir. S. aureus ve E. coli bakterileri üzerinde yapılan antibakteriyel testler, iki katmanlı ve çok katmanlı membranların, tigesiklin içermeyen membrana göre anlamlı bir antibakteriyel etki sergilediğini ortaya koymuştur. MTT analiz sonuçları üretilen nanofiber membranların hücre aktivitesi üzerinde toksik etkisinin olmadığını ve biyomedikal uygulamalarda kullanımları için güvenli olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
The skin is an important structure as the most functional organ in the human body. The skin can be damaged by injuries, burns or accidents. Nowadays, wound care is of great importance in providing rapid and effective healing by reducing the risk of infection. In this context, wound dressings with antibacterial properties are among the important innovations in this field. The discovery and development of new generation wound dressings is of great importance in the medical field. The aim of this thesis is to fabricate a multilayer membrane with controlled release targeted antibacterial nanofiber structure prepared with tigecycline (Tig) loaded polycaprolactone (PCL) and chitosan (CS) polymers by electrospinning method and to evaluate the applicability of this structure as a wound dressing. Tigecycline, approved by the US Food and Drug Administration (FDA), is an antibiotic that shows in vitro activity against various Gram-positive and Gram-negative microorganisms. PCL is the first polymer used as a wound dressing and is a synthetic polymer with biodegradable, biocompatible and hydrophobic properties. It shows high mechanical stability and low cell adhesion properties. Another polymer, chitosan, is a natural polymer derived from chitin, a polysaccharide present in nature, which stands out with its biocompatible and biodegradable properties. They exhibit good cell adhesion and proliferation properties. By utilizing these advantages of polymers, single-layer, two-layer and multilayer membranes with biocompatible and antibacterial properties that will provide controlled tigecycline release were prepared using electrospinning method. The first layer and the last layer consisted of PCL nanofibers, while the intermediate layer was designed as a PCL-CS-Tig composite structure. All layers were characterized individually by SEM, AFM, FTIR, XRD and contact angle analysis. In vitro release studies demonstrated that tigecycline release from the multilayer structure was 62% more controlled compared to the single-layer membranes and 17% more controlled compared to the two-layer membranes.Antibacterial tests on S. aureus and E. coli bacteria revealed that the two-layer and multilayer membranes exhibited a significant antibacterial effect compared to the tigecycline-free membrane. The results of MTT assay showed that the fabricated nanofiber membranes have no toxic effect on cell activity and may be safe for use in biomedical applications.