Aloe vera bazlı bijeller: Sentez, karakterizasyon ve biyoaktif ajan salımındaki etkinliklerinin incelenmesi
Aloe vera based bigels: Synthesis, characterization and investigation of their effectiveness on bioactive agent release
Yazar: HAZAL ŞATIR
Danışman: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışma ''Aloe vera Bazlı Bijellerin Sentezi, Karakterizasyonu ve PLGA Nanopartikül Yüklü Transdermal Melatonin Salım Sistemlerinin Geliştirilmesi'' Hızlı Destek Projesi kapsamında (FHD-2022-19944 nolu) Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir.
Sunulan tez çalışmasının ilk aşamasında, Aloe vera yağı organojeli ve ĸ-carrageenan/ Aloe vera hidrojeli kullanılarak yenilikçi bir bijel sistemin oluşturulması hedeflenmiştir. İkinci aşamada üretilen bijellerin karakterizasyon çalışmalarının yapılması hedeflenmiştir. Son aşamada ise üretilen bijellere amfifilik yapıda bir hormon olan melatoninin yüklenmesi ile oluşturulan hibrit yapının, transdermal salım sistemi olarak kullanım potansiyelinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçlar kapsamında ilk olarak, ĸ-carrageenan/ Aloe vera tabanlı hidrojel ve Aloe vera yağı kullanılarak organojel üretimi gerçekleştirilmiştir. Ardından hidrojel/organojel oranı (H:O), 90:10, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90 olacak şekilde hidrojel ve organojel oda sıcaklığında karıştırılarak kararlı yapıya sahip bijeller üretilmiştir. Üretilen bijellerin fiziksel, kimyasal, mekanik ve reolojik özellikleri incelenmiştir. Bijellerin 25℃ ve 37℃ sıcaklıklarda gerinim, frekans ve viskozite değerleri incelenerek reolojik özellikleri belirlenmiştir. Sonrasında bijellerin sitotoksik etkisinin belirlenmesine yönelik hücre kültür çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Son aşamada biyoaktif ajan olarak seçilen melatonin, poli (laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) nanopartiküllerine, nanopartiküller içerisinde bijellere ve serbest halde bijellere yüklenerek in vitro salım kinetikleri incelenmiştir. 
Çalışma sonucunda hidrojel/organojel oranı 10:90 olan bijelin sarıya yakın renkte homojen olmayan bir dağılım gösterdiği, 90:10 oranındaki bijelin ise beyazımsı, pürüzsüz ve homojen bir dağılım gösterdiği gözlenmiştir. Ayrıca hazırlanan bijellerin tüm oranlarda mekanik açıdan herhangi bir farklılık göstermediği görülmüştür. Bijellerin 25℃ ve 37℃'de viskoelastik özellikte olup, katı jel davranışı sergiledikleri ve tüm bijel oranlarında artan kayma hızıyla viskozitelerinin azaldığı belirlenmiştir. Böylelikle bijellerin iyi yayılabilirlik özelliği gösterdiği anlaşılmıştır. L929 fibroblast hücreleri ile yapılan in vitro sitotoksisite deneyleri bijellerin toksik özellik taşımadığını göstermiştir. İn vitro melatonin salım sonuçları değerlendirildiğinde, en hızlı melatonin salımı, serbest melatonin yüklü bijellerden gerçekleşirken, en yavaş salımın melatonin yüklü PLGA nanopartikül içeren bijellerde görülmüştür. 
Sunulan tez çalışmasında ilk kez Aloe vera bazlı bijeller sentezlenmiş ve transdermal yolla melatonin salım potansiyeli PLGA nanopartiküllerin de katkısıyla in vitro olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular ışığında hazırlanan bijellerin transdermal salım sistemleri olarak çeşitli farmasötik/kozmetik ajanların kontrollü salımında kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
This study was supported by Hacettepe University Scientific Research Coordination Unit (FHD-2022-19944), titled " Synthesis, Characterization of Aloe vera-Based Bigels and Development of PLGA Nanoparticle-Loaded Transdermal Melatonin Release Systems ".
In the first stage of the presented thesis, it was aimed to create an innovative bigel system using Aloe vera oil organogel and ĸ-carrageenan/Aloe vera hydrogel. In the second stage, it is aimed to carry out characterization studies of the bigels. In the last stage, it is aimed to examine the potential of the hybrid structure formed by loading melatonin, an amphiphilic hormone, into the produced bigels, as a transdermal release system. For these purposes, firstly, organogel production was carried out using ĸ-carrageenan/Aloe vera based hydrogel and Aloe vera oil organogel. Then, bigels with stable structure were produced by mixing the hydrogel and organogel at room temperature with hydrogel/organogel ratios (H:O) of 90:10, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90. The physical, chemical and mechanical properties of the produced bigels were investigated. The rheological properties of the bigels were determined by examining the strain, frequency and viscosity values at 25℃ and 37℃. Afterwards, cell culture studies were carried out to determine the cytotoxic effect of bigels. In the last step, melatonin, selected as a bioactive agent, was loaded into poly (lactic co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles, bigels in nanoparticles, and bigels in free form, and its in vitro release kinetics were investigated.
As a result of the study, it was observed that the bigel with a hydrogel/organogel ratio of 10:90 showed an inhomogeneous distribution in a color close to yellow, while the bigel with a ratio of 90:10 showed a whitish, smooth and homogeneous distribution. In addition, it was observed that the prepared bigels did not show any mechanical difference in all ratios. It was determined that the bigels were viscoelastic at 25°C and 37°C, exhibited solid gel behavior, and their viscosity decreased with increasing shear rate at all bigel ratios. Thus, it was understood that the bigels showed good spreadability. In vitro cytotoxicity experiments with L929 fibroblast cells showed that bigels were not toxic. When the in vitro melatonin release results were evaluated, the fastest melatonin release was observed in the bigels loaded with free melatonin, while the slowest release was seen in the bigels containing melatonin loaded PLGA nanoparticles.
In the presented thesis, Aloe vera-based bigels were synthesized for the first time and the transdermal melatonin release potential was investigated in vitro with the contribution of PLGA nanoparticles. It has been evaluated that bigels prepared in the light of the findings can be used as transdermal release systems in the controlled release of various pharmaceutical/cosmetic agents.