3B baskı yöntemiyle mikroigne yama üretimi, farklı kaplama yöntemlerinin uygulanması ve karakterizasyonu
Fabrication of microneedle patches by 3D printing methods, application of coating methods and characterization
Yazar: MEHMET EREN MUTLU
Danışman: PROF. DR. SİBEL DAĞLILAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Transdermal ilaç dağıtım sistemlerinde etken madde, geleneksel ilaç dağıtım sistemlerinin aksine deri üzerinden vücut dışından alınarak birçok dezavantajın üstesinden gelmektedir. Ancak etken maddenin vücut içerisine deri üzerinden alınması için deri üzerinde bulunan ölü tabakanın aşılması gerekmektedir. Bu işlem için mikroiğne yamalar sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Üç boyutlu baskı teknolojisinin gelişmesiyle birlikte mikroiğne yamaların üretimi; maliyeti diğer üretim yöntemlerine göre düşük, karmaşık tasarımların mikron boyutunda üretimi mümkün ve diğer üretim yöntemlerine göre çok daha hızlı bir şekilde yapılabilir olmuştur. 
Yapılan çalışmada mikroiğne yamalar üç boyutlu baskı teknolojisi kullanılarak farklı modellerde üretilmiştir. Üretilen modellerden biri konik tipli mikroiğnelerden oluşmaktayken diğer model mızrak tipli mikroiğnelerden oluşmaktadır. Konik tipli mikroiğnelerden oluşan yama, nano boyutlu kaplamaya olanak sağlayan elektrosprey yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Her iki kaplama yönteminde de etken madde olarak gentamisin kullanılmıştır. Üretilen mikroiğne yamaların kimyasal yapı incelemesi için FTIR, morfolojik yapı incelemesi için SEM ve ilaç salım kinematik analizleri içinse matematiksel modellemeler kullanılarak yapılmıştır. 
Kimyasal yapı analiz sonuçlarına göre gentamisin etken maddesi, üretilen mikroiğne yamaların üzerine her iki kaplama yönteminde de başarılı bir şekilde kaplanmıştır. Yapılan morfolojik analizlerde ise mikroiğne yamalar üzerinde üretimden kaynaklı herhangi bir hata tespit edilmemiştir. Kaplama sonrası yapılan analizlerde ise hem elektrosprey yöntemi hem de daldırma yöntemi ile mikroiğneler üzerine başarılı bir şekilde kaplamanın yapıldığı gösterilmiştir. İlaç salım kinematik analizleri incelendiğinde gentamisin etken maddesinin, elektrosprey yöntemi ile nanopartikül kaplama yapılan mikroiğne yamalardan 520 dakika boyunca salımın gerçekleştiği görülmüştür. Daldırma yöntemi ile kaplanan mikroiğne yamalardan ise 312 saat boyunca salım gerçekleşmiştir.  Her iki yöntemde de ilk zamanlarda patlama salınımı görülmüş sonrasında kontrollü salım devam etmiştir. Salım kinetikleri incelendiğinde en yüksek R\textsuperscript{2} değeri; elektrosprey ile kaplama yönteminde birinci derece kinematik ilaç salınım modelinde, daldırma yöntemi ile kaplanan mikroiğne yamalarda ise korsmeyer-peppas kinematik ilaç salınım modelinde görülmüştür. Her iki kaplama yönteminde de süper model II mekanizması ile etken maddenin mikroiğnelerden salındığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Unlike conventional drug delivery systems, transdermal drug delivery systems overcome many disadvantages by delivering the active substance through the skin outside the body. However, in order for the active substance to be taken into the body through the skin, the dead layer on the skin must be overcome. Microneedle patches are a frequently used method for this process. With the development of three-dimensional printing technology, the production of microneedle patches; the cost is lower than other production methods, it is possible to produce complex designs in micron size and it can be done much faster than other production methods. 
In this study, microneedle patches were produced in different models using three-dimensional printing technology. One of the produced models consists of conical type microneedles while the other model consists of spear type microneedles. The patch consisting of conical microneedles was coated using the electrospray method, which allows nano-sized coating. Gentamicin was used as the active ingredient in both coating methods. FTIR for chemical structure analysis, SEM for morphological structure analysis and mathematical modeling for drug release kinematic analysis of the produced microneedle patches. 
According to the results of chemical structure analysis, gentamicin active ingredient was successfully coated on the produced microneedle patches in both coating methods. In the morphological analysis, no production-related defects were detected on microneedle patches. In the post-coating analyses, it was shown that both electrospray method and dipping method were successfully coated on microneedles. When drug release kinematic analysis was analyzed, it was observed that gentamicin active substance was released from microneedle patches coated with nanoparticles by electrospray method for 520 minutes. The release from microneedle patches coated by dipping method was realized for 312 hours.  In both methods, burst release was observed in the first times and then controlled release continued. When the release kinetics were analyzed, the highest R\textsuperscript{2} value was observed in the first order kinematic drug release model in electrospray coating method and in the korsmeyer-peppas kinematic drug release model in microneedle patches coated by dipping method. In both coating methods, it was determined that the active substance was released from the microneedles with the supermodel II mechanism.