Elektro-çekim yöntemiyle hazırlanan nanolif yara örtülerinin in vitro/in vivo değerlendirilmesi
In vitro/in vivo evaluation of nanofiber wound dressings prepared via electrospinning method
Yazar: SERDAR TORT
Danışman: PROF. DR. FÜSUN ACARTÜRK
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Bu tezin amacı yara tedavisinde kullanmak üzere, elektro-çekim yöntemiyle üretilmiş yara örtüsü geliştirilmesi, in vitro karakterizasyonu ve in vivo etkinliğinin gösterilmesidir. Çalışmalarda kullanılan polimer çözeltilerinin viskozite, iletkenlik ve yüzey gerilimi değerleri ölçülerek elektro-çekim işlemi açısından uygunluğu değerlendirilmiştir. Yara örtüsünün alt tabakasını oluşturan koaksiyal nanoliflerin çekirdek kısmı %1 polikaprolakton ve %4,5 kollajen, kabuk kısmı %2,5 doksisiklin ve %2,5 polietilen oksit içermektedir. Orta tabaka kitozan, üst tabaka ise sodyum aljinat nanoliflerinden oluşmaktadır. Geliştirilen yara örtüsü paralel yerleşimli nanoliflerden oluşup, temas açısı 38°, sıçan derisinde biyoadezyon işi 0,485 mJ/cm2, gerilme direnci 2,76 MPa, kopma uzaması %7,65, spesifik yüzey alanı 9,65 m2/g ve porozitesi %52,3'tür. İçerdiği doksisiklin miktarı 260µg/cm2'dir ve 15 dakikada etkin maddenin tamamı salınmaktadır. Yara örtüsünün alt ve üst yüzeyinin ayrı ayrı 2 saatlik UV radyasyonu ile sterilize edilmesi, mekanik, yapışma, ıslanabilirlik özelliklerini ve doksisiklin miktarını etkilememiştir. Stabilite çalışmaları sonucunda 4°C/ortam neminde 12 ay boyunca ortalama lif çapı, mekanik, biyoadezyon, temas açısı özellikleri ve doksisiklin miktarı açısından stabil kaldığı bulunmuştur. Keratinosit hücre serileri kullanılarak yapılan hücre kültürü çalışmalarında sitotoksik etkisinin olmadığı gösterilmiştir. Yara iyileşmesindeki etkinliği hem akut hem de diyabetik yara modeli oluşturulmuş sıçanlarda, ticari bir ürünle karşılaştırılarak gösterilmiştir. Yara örtüsü uygulanan grupların yara boyutu hem akut hem de diyabetik yara gruplarında 7. günde tedavisiz ve ticari ürün gruplarına göre anlamlı olarak azalmıştır. Hazırlanan yara örtüsü yara dokusunun malondialdehit ve nitrik oksit seviyelerini azaltarak iyileşmeye katkıda bulunmuştur. Ayrıca yara dokusunun glutatyon, askorbik asit ve süperoksit dismutaz seviyelerinin yükselmesini sağlayarak antioksidan kapasiteyi artırmıştır. Yara dokularında yapılan immunohistokimyasal çalışmalarda doksisiklin sayesinde matriks metalloproteinaz seviyelerinin azaldığı ve doku metalloproteinaz inhibitörü seviyelerinin arttığı bulunmuştur. Ayrıca vasküler endoteliyal büyüme faktörü, bazik fibroblast büyüme faktörü ve von Willebrand faktörü seviyelerinin artmasını sağlayarak anjiyogeneze yardımcı olmuştur. Yara örtüsünün hem inflamasyonu baskılayarak hem de kendisi bir antioksidan ajan olarak görev yaparak iyileşmeye katkıda bulunduğu, özellikle hiperglisemik sıçanlarda inflamatuvar fazın kısaltılması açısından ticari ürüne göre daha üstün olduğu düşünülmektedir. Bu çalışma sonucunda hem akut hem de kronik yara tedavisinde kullanılabilecek etkin ve güvenli prototip bir yara örtüsü geliştirilmiştir.

Abstract:
The purposes of this thesis are to develop a wound dressing by the electro-spinning method, and to determine the in vitro characteristics and to demonstrate in vivo efficacy. The viscosity,  conductivity and the surface tension values of the polymer solutions used in the studies were measured and their suitability for electro-spinning was evaluated. The core of the coaxial nanofibers that constitutes the lower layer of the wound dressing contains 1% polycaprolactone and 4,5% collagen, the shell comprises 2,5% doxycycline and 2,5% polyethylene oxide. The middle and the top layer consist of chitosan and sodium alginate nanofibers, respectively. The developed wound dressing consists of aligned nanofibers, with a contact angle of 38°, a bioadhesion value of 0,485 mJ/cm2 in rat skin, a tensile strength of 2,76 MPa, an elongation at break of 7,65%, a specific surface area of 9.65 m2/g and a porosity of 52,3%. The amount of doxycycline content was found to be 260 μg/cm2 and the complete drug release was achieved in 15 minutes. Sterilization of the lower and the upper surface of the wound dressing separately with UV radiation for two hours did not affect the mechanical, bioadhesive, wettability properties and doxycycline content. As a result of the stability studies, it was found that the average fiber diameter, mechanical, bioadhesive, contact angle properties and the amount of doxycycline remained stable for a period of 12 months at 4°C/ambient humidity. No cytotoxic effect was shown in cell culture studies with keratinocyte cell lines. The efficacy in wound healing has been demonstrated in rats with both the acute and the diabetic wound models, compared to a commercial preparation. The wound size of the groups treated with wound dressing decreased significantly in both the acute and the diabetic wound groups on the 7th day, compared to the untreated group and the group treated with the commercial preparation. The prepared wound dressing was found to contribute to the healing process by decreasing malondialdehyde and nitric oxide levels. Furthermore, it increased the antioxidant capacity by rising glutathione, ascorbic acid and superoxide dismutase levels in the wound tissues. According to the immunohistochemical studies on wound tissues, it was found that doxycycline caused a decrease in matrix metalloproteinase levels and an increase in tissue inhibitor of metalloproteinase levels. It also improve angiogenesis by enhancing vascular endothelial growth factor, basic fibroblast growth factor and von Willebrand factor levels. The wound dressing contributes to healing process probably by suppressing the inflammation and by acting as an antioxidant agent. Particularly, in hyperglycemic rats, it was found to be superior to the commercial preparation by shortening the inflammatory phase. In conclusion, an effective and safe prototype wound dressing has been developed that can be used in both acute and chronic wound treatment.