İlaç taşıyıcı sistemler için elektro-eğirme yöntemi kullanılarak pcl esaslı membranların geliştirilmesi
Development of pcl-based membranes by using electrospinning method for drug delivery systems
Yazar: ŞÜKRAN MELDA ESKİTOROS TOĞAY
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tezin amacı, ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanılmak üzere, elektro-eğirme yöntemiyle nano/mikro yapıda membranların geliştirilmesi ve iki farklı model ilaç için in vitro etkinliğinin incelenmesidir. Çalışmada kullanılan ilk model ilaç; doğada yaygın olarak bulunan ve flavonol grubunun bir üyesi olan "kuersetin" dir. Kuersetin taşıyıcı membran üretimi için öncelikle polikaprolakton/polietilen oksit, polikaprolakton/polilaktik-ko-glikolit asit ve polikaprolakton/polilaktik asit polimer karışımları kullanılarak elektro-eğirme yöntemiyle ilaç yüklenmemiş membranlar üretilmiştir. Daha sonra bu üç farklı membrana %20 (w/w) oranında ve sadece polikaprolakton/polietilen oksit polimer karışımına %4 (w/w) oranında kuersetin eklenerek elektro-eğirme yöntemiyle ilaçlı nano/mikro lifli membranların üretimi gerçekleştirilmiştir. Yapılan karakterizasyon, in vitro salım ve sitotoksisite çalışmaları sonucunda; polikaprolakton/polietilen oksit karışımının, suda çözünürlüğü düşük olan kuersetinin salım çalışmaları için en ideal ilaç taşıyıcı sistem olduğu sonucuna varılmıştır. Diğer model ilaç ise suda yüksek çözünürlüğe sahip ve tetrasiklin ailesinden geniş spektrumlu bir antibiyotik olan "doksisiklin"dir. Doksisiklin taşıyıcı sistemi içinse, 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 (w/w) oranlarında polikaprolakton/polietilen oksit polimer karışımlarına öncelikle %3,5 (w/w) oranında doksisiklin yüklenmiş ve elektro-eğirme yöntemiyle membranlar üretilmiştir. Yapılan karakterizasyon, in vitro salım ve sitotoksisite çalışmaları sonucunda, 75:25 (w/w) oranında polikaprolakton/polietilen oksit polimer karışımından elde edilen membranın doksisiklin için en uygun taşıyıcı olduğuna karar verilmiştir. Bunun üzerine 75:25 (w/w) oranında polikaprolakton/polietilen oksit polimer karışımına farklı oranlarda (%2, %5, %7, %14 ve %21 w/w) doksisiklin yüklenerek membranlar üretilmiş ve karakterizasyon, in vitro salım ve sitotoksisite sonuçları karşılaştırılmıştır. Yüklenen ilaç miktarının artmasıyla salınan etkin maddenin de arttığı fakat ani salım ile gerçekleştiği görülmüştür. Bu yüzden kontrollü salımı sağlayacak ilaç taşıyıcı membranların geliştirilmesi için ortak eksenli elektro-eğirme yöntemi ile %3,5 (w/w) doksisiklin yüklü üç farklı çekirdek-kabuk membranı üretilmiştir. In vitro salım çalışmalarında, çekirdek-kabuk membranlarının tek eksenli elektro-eğirme ile üretilen membrana göre ilaç salımını daha kontrollü gerçekleştirdiği görülmüştür. Bu tez çalışması sonucunda, hidrofilik ve hidrofobik ilaçlar için ilaç taşıyıcı sistemler geliştirilmiştir.

Abstract:
The purpose of this thesis is to develop nano/microfiber membranes produced by electrospinning method in order to be used as drug delivery vehicles, and to investigate in vitro activity of two different model drugs. The first model drug used in this study is "quercetin" which is widely found in nature and a member of the flavonol group. For the production of a quercetin delivery membrane, firstly drug-unloaded membranes were produced from the polymer mixtures of polycaprolactone/polyethylene oxide, polycaprolactone/polylactic-co-glycolide acid and polycaprolactone/polylactic acid. Quercetin was then added to these three membranes at a ratio of 20% (w/w) and only 4% (w/w) to the polymer mixture of polycaprolactone/polyethylene oxide, and the production of drug-loaded nano/micro fiber membranes was performed by electrospinning method. According to the characterization, in vitro release and cytotoxicity studies, polycaprolactone/polyethylene oxide mixture was found as an ideal drug delivery system for the release studies of quercetin having lower water solubility. Another model drug is chosen as "doxycycline", which has a high water solubility and a broad-spectrum antibiotic from the tetracycline family. For the doxycycline delivery systems, doxycycline was first loaded at a ratio of 3.5% (w/w) to the polycaprolactone/polyethylene oxide polymer blends of 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 (w/w). According to the characterization and in vitro release studies, it was decided that the membrane obtained from the polymer mixture of polycaprolactone/polyethylene oxide at the ratio of 75:25 (w/w) is the most suitable vehicle for doxycycline. Therefore, doxycycline loaded 75:25 (w/w) polycaprolactone/polyethylene oxide membranes at different ratios (2%, 5%, 7%, 14% and 21% w/w) were produced by electrospinning method. It was found that the drug release increased by increasing the amount of drug loaded in the membranes; however, the release was obtained as a burst release. Thus, three different core-shell membranes loading with 3.5% (w/w) doxycycline were produced by electrospinning method with co-axial nozzle system for controlled release. In vitro release studies showed that drug release was obtained more controlled than the membranes synthesized by uniaxial electrospinning.