Pnömoni etkeni mikroorganizmalara karşı antibiyotiklerle yüklü kitosan mikropartiküllerinin geliştirilmesi ve hücre toksisitesinin araştırılması
Development of antibiotic loaded chitosan microparticles against pneumonia causing microorganisms and investigation of their cytotoxicity
Yazar: VİLDAN KÜÇÜKOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. HALİME KENAR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Pnömoni ciddi komplikasyonları olan hayatı tehdit edici bir hastalıktır. Siprofloksasin ve Amfoterisin B (AmB) ise pnömoni tedavisinde kullanılan antibiyotiklerdendir. Siprofloksasin ve AmB yüklü olan ve saf kitosan mikropartiküller (KM) iyonik jelasyon yöntemiyle tripolifosfat (TPP) kullanılarak hazırlandı. Mikropartiküllerin büyüklük ve zeta potansiyelleri belirlendi. Siprofloksasin yüklü KM'lerin Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus ve Streptococcus pneumoniae suşlarına karşı in vitro antibakteriyel aktiviteleri minimum inhibitör konsantrasyonlarının (MİK) ve minimum bakterisidal konsantrasyonlarının hesaplanması ile değerlendirildi. AmB yüklü KM'lerin Candida albicans'a karşı in vitro antifungal aktivitesi MİK ve minimum fungisidal konsantrasyonunun hesaplanması ile değerlendirildi. Sonuçlar siprofloksasin yüklü KM'lerin bakteri üremesini inhibe ettiğini, AmB yüklü KM'lerin maya büyümesini inhibe ettiğini ancak test edilen konsantrasyonlarda saf KM'lerin inhibe etmediğini gösterdi. Siprofloksasin yüklü ve AmB yüklü KM'lerin sitotoksik etkisi, sağlıklı insan akciğer epitel hücresi (BEAS-2B) kültüründe MTT testi ile değerlendirildi. MTT test sonuçları bu partiküllerin sitotoksisiteye neden olmadığını gösterdi. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM), bakteri, maya ve epitel hücreleri ile mikropartikül etkileşimini ve hücre içi lokalizasyonunu belirlemek için kullanıldı. TEM analizleri, 200 nm'den küçük olan mikropartiküllerin, BEAS-2B hücreleri tarafından hücre içine alındığını ortaya koydu. Mikropartiküllerin, mikroorganizmaların hücre duvarına ve zarına zarar verdiği ve sitoplazmalarına girebildiği gözlemlendi. Bu mikropartiküller, özellikle 200 nm'den büyük olanlar, akciğerlere lokal ilaç uygulaması için mikro taşıyıcılar olarak kullanılma potansiyeline sahiptir.

Abstract:
Pneumoniae can be associated with severe complications and is a life threatening disease. Ciprofloxacin and amphotericin B (AmB) are antibiotics used in the treatment of pneumoniae. Ciprofloxacin and AmB loaded chitosan microparticles (CM) and pristine CM were prepared by ionic gelation method using tripolyphosphate (TPP). The microparticle size and zeta potential were determined. The in vitro antibacterial activities of ciprofloxacin loaded CM against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Streptococcus pneumoniae were evaluated by calculation of minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration. The in vitro antifungal activity of AmB loaded CM against Candida albicans was evaluated by calculation of MIC and minimum fungicidal concentration. The results showed that ciprofloxacin loaded CM inhibit bacterial growth, AmB loaded CM inhibit yeast growth but not the pristine CM. The cytotoxic effect of ciprofloxacin loaded and AmB loaded CM was evaluated with MTT assay in healthy human lung epithelial cell (BEAS-2B) culture. MTT results showed that these particles did not cause any cytotoxicity. Transmission electron microscopy (TEM) was used to determine the microparticle association with the bacteria, yeast and epithelial cells and their intracellular localization. TEM analyses revealed that microparticles ≤ 200 nm in size were internalized by the BEAS-2B cells. The microparticles were able to damage the cell wall and membrane of the microorganisms and to enter their cytoplasm. These particles, especially the ones being ≥ 200 nm in size, have the potential to be used as microcarriers for local drug administration to the lungs.