Kanser tedavisinde kullanılan resveratrolün ilaç taşıyıcı sistem olarak kitosan-aljinat kompozit biyojellere yüklenmesi ve salımının incelenmesi
Investigation of loading and release of resveratrol using in cancer therapy on chitosan-alginate composite biogels as drug carrier system
Yazar: AYŞE BURCU NAZLI
Danışman: PROF. DR. YEŞİM SAĞ AÇIKEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında Ca – Aljinat küreler, Aljinat – Kitosan hibrit küreler ve Resveratrol çapraz bağlı kitosan nanopartiküller sentezlenmiştir. Kitosan ve aljinat biyopolimerleri kullanılarak biyokompozit küreler haline getirilmiş, kitosan ve aljinatın özellikleri birleştirilerek her iki bileşenden daha üstün özelliklere sahip ilaç taşıyıcı sistemler elde etmek hedeflenmiştir. Anyonik özellikteki aljinat ile katyonik özellikteki kitosan birleşerek polielektrolit kompleks oluşturulmuş ve "damlatma tekniği" kullanılarak kompozit küreler sentezlenmiştir. Yapılan çalışmada resveratrol yüklü kitosan nanopartikülleri "çapraz bağlama tekniği" ile sentezlenmiştir.
Sentezlenen Ca – Aljinat küreler ile Aljinat – Kitosan hibrit kürelere, kanser tedavisinde kullanılan resveratrol ilacı yüklenmiş ve salım profilleri incelenmiştir. Ayrıca sentezlenen resveratrol çapraz bağlı kitosan nanopartiküllerden resveratrol salımı incelenmiştir. Söz konusu partiküllerin enkapsülasyon verimlilikleri, yükleme kapasiteleri ve kümülatif salım belirlenmiştir. En yüksek enkapsülasyon verimi % 96 ile 1:1 kütle oranındaki hibrit kürelerde elde edilmiştir.
Resveratrol kanser tedavisinde önemli yeri bulunan stilbene ailesinden polifenolik bir bileşiktir. Kapsülleme ile resveratrolün suda disperse hale getirilebilirliğinin arttırılması, kimyasal kararlılığı, oral yolla alındığında biyoyararlanımının arttırılması, pH değişimlerine, UV etkisine karşı kararlılığının arttırılması amaçlanmıştır. 
Serbest resveratrol konsantrasyonu ölçümleri, UV detektörlü Thermo Scientific Dionex Ultimate 3000 HPLC kullanılarak yapılmış, analiz için gerekli absorbans değeri 306 nm olarak bulunmuştur. Partiküllerden resveratrol salım değerlerinin bulunabilmesi için in-vivo ortam oluşturmak amacıyla fosfat buffer ve hidroklorik asit tamponları kullanılmıştır. Resveratrolün salımı mide-bağırsak sisteminin pH seviyeleri olan 1.2 – 5.5 – 6.8 – 7.4 tampon çözeltilerde incelenmiştir. 
Sentezlenen partiküllerin karakterizasyon çalışmaları Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) kullanılarak yapılmıştır ve partiküllerin ısıtma esnasında geçirdiği fiziksel ve kimyasal değişimler thermogravimetrik analiz cihazı (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC)' de incelenmiştir. Ca – Aljinat kürelerin ve Aljinat – Kitosan hibrit kürelerin yüzey ve gözenek yapıları BET analizi ile belirlenmiştir. Ayrıca partiküllerin morfolojilerinin belirlenmesinde taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılmıştır. Ca – Aljinat kürelerin ve farklı kütle oranlarında hazırlanan Aljinat – Kitosan hibrit kürelerin farklı pH tamponlarındaki şişme davranışları belirlenmiştir.
Aljinat - Kitosan hibrit kürelerden resveratrol salımına kompozit kütle oranı, ilaç miktarı ve pH değeri etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu en yüksek salım verimi pH 5.5 seviyesinde 70 mg resveratrol yüklü 1:2 kütle oranındaki Aljinat – Kitosan hibrit kürelerde elde edilmiştir. 1:2 kütle oranındaki Aljinat – Kitosan hibrit kürelerde ilaç salım mekanizmasının belirlenmesi ve matematiksel olarak analiz edilmesi amacıyla farklı pH değerlerindeki salım verilerinin Zero-order, First-order, Higuchi, Korsmeyer – Peppas ve Baker – Lonsdale ilaç salım kinetiği modellerine uyumu incelenmiştir. In-vitro ortamda elde edilen verilerin kinetik modellere yerleştirilmesiyle R^2, k ve n difüzyon üsteli değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen R^2 değerlerine göre ilaç salımının Korsmeyer – Peppas salım kinetik modeline daha uyum sağladığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, Ca - Alginate spheres, Alginate - Chitosan hybrid spheres and resveratrol cross - linked chitosan nanoparticles were synthesized. By using chitosan and alginate biopolymers, biocomposite spheres were synthesized and chitosan and alginate properties were combined to obtain drug delivery systems with superior properties of both components. The anionic alginate and the cationic chitosan combine to form a polyelectrolyte complex and composite spheres are synthesized using the "drip technique". In the study, resveratrol-loaded chitosan nanoparticles were synthesized by "cross-linking technique".
The synthesized Ca - Alginate spheres and Alginate - Chitosan hybrid spheres were investigated release profiles and loaded with resveratrol drug which is using in the therapy of cancer. In addition, resveratrol release from synthesized resveratrol cross-linked chitosan nanoparticles was investigated. The encapsulation efficiencies, loading capacities and cumulative release of the particles were determined. The highest encapsulation was obtained in hybrid spheres with a mass ratio of 1: 1 and was found to be 96%.
Resveratrol is a polyphenolic compound from the family of stilbene, which is of great importance in the treatment of cancer. Encapsulation is intended to increase the dispersibility of water in resveratrol, increase chemical stability, increase bioavailability when taken orally, increase pH stability, and increase UV stability.
Free resveratrol concentration measurements were made using a UV detector Thermo Scientific Dionex Ultimate 3000 HPLC, and the absorbance required for the assay was found to be 306 nm. In order to establish the in vivo medium for resveratrol release values from the particles phosphate buffer and hydrochloric acid buffers were used. Resveratrol release was studied in 1.2 - 5.5 - 6.8 - 7.4 buffer solutions with pH levels of the gastrointestinal tract.
Characterization studies of the synthesized particles were carried out using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and the physical and chemical changes during the heating of the particles were investigated in thermogravimetric analyzer (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Surface and pore structures of Ca - Alginate spheres and Alginate - Chitosan hybrid spheres were determined by BET analysis. Scanning electron microscopy (SEM) was also used to determine the morphology of the particles. Swelling behavior of Ca - Alginate spheres and Alginate - Chitosan hybrid spheres prepared at different mass ratios were determined at different pH buffers.
Composite mass ratio, drug amount and pH value effect of resveratrol release from alginate - chitosan hybrid spheres were investigated. The results of the studies were obtained in Alginate - Chitosan hybrid spheres with a mass ratio of 1: 2 with 70 mg resveratrol loaded at the highest release pH of 5.5. In the 1: 2 mass ratio Alginate - Chitosan hybrid spheres, in order to determine the drug release mechanism and to analyze mathematically; Zero-order, First-order, Higuchi, Korsmeyer - Peppas and Baker-Lonsdale drug delivery kinetics models the compatibility of the release data at different pH values has been investigated. The in-vitro data obtained were fitted to kinetic models to calculate R^2, k and n diffusing exponents. According to the obtained R^2 values, it was determined that the drug release better conformed to the Korsmeyer - Peppas release kinetic model.