Poli (laktik-ko-glikolik asit)-kitosan çekirdek/kabuk nanopartikullerden kemopreventif ve kemoterapötik özellikteki piperin ve epigallokateşin gallat'ın sıralı salımının incelenmesi
Investigation of sequential release of piperine and epigallocatechin gallate with chemopreventive and chemotherapeutic properties from poly (lactic-co-glycolic acid) -chitosan core / shell nanoparticles
Yazar: DAMLA GÜREL
Danışman: PROF. DR. YEŞİM SAĞ AÇIKEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kanser sıklıkla ölümle sonuçlanan bir hastalıktır. Konvensiyonel tedavi yöntemlerinde (ameliyat, kemoterapi, radyoterapi gibi) yan etkilerinden kaynaklı hastanın hayat kalitesinde düşüşler yoğun bir şekilde meydana gelmektedir. Son yıllarda artan araştırmalarda kanser tedavisi için yeni yöntemler çalışılmaktadır. Sağlıklı hücreler korunarak sadece tümör bölgesine etki eden kontrollü ilaç salımına olanak sağlayan polimerik nanopartikül ilaç taşıyıcı sistemleri bu yeni yöntemlerden biridir. İlaç olarak da konvensiyonel ilaçlar yerine çeşitli avantajları olan fitokimyasallar tercih edilerek yan etkilerin azalmasına olanak tanımaktadır. Bu tez çalışması kapsamında poli(laktik-ko-glikolik asit) PLGA nanopartikülleri sentezlenerek, kitosan (KTS) ile kaplanmıştır. Piperin (PIP) ve epigallokateşin gallat (EGCG) fitokimyasal özellikte olan iki bileşiktir. Bitkisel bazlı bu iki kemopreventif-kemoterapötik özellikteki etken maddenin kanser tedavisinde etkinlikle kullanılabileceklerini gösteren çalışmalar yapılmaktadır. Birlikte kullanılmaları ile sinerjistik etki yaratarak biyoyararlanımlarının arttırılması hedeflenmektedir. Bu doğrultuda PIP PLGA nanopartiküllerine yüklenerek ve EGCG yüklenmiş KTS ile kaplanarak çekirdek-kabuk nanokompozit yapısı oluşturulmuştur. Bu doğrultuda PLGA nanopartiküllerinin (PLGA NPs), KTS ile kaplanmış PLGA nanopartiküllerinin (KTS-PLGA NPs), PIP ile yüklenmiş PLGA nanopartiküllerin (PIP-PLGA NPs), KTS ile kaplanmış PIP ile yüklenmiş PLGA nanopartiküllerin (PIP-PLGA-KTS NPs) ve son olarak da EGCG yüklenmiş KTS ile kaplanmış PIP yüklü PLGA (PIP-PLGA-EGCG-KTS) nanokompozit yapısının karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. ZetaSizer, FT-IR, DSC ve SEM cihazları kullanılarak karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. PIP'in tek başına PLGA nanopartiküllerine, PIP' in tek başına KTS ile kaplamış PLGA nanopartiküllerine enkapsülasyon verimlilikleri ve yükleme kapasiteleri kompozit yapıyı oluşturan bileşenlerin ve PIP miktarının fonksiyonu olarak bulunmuştur. Daha sonra EGCG KTS' a yüklenerek, PIP ile yüklenmiş PLGA nanopartiküllerinin bir arada bulundukları nanokompozit yapıda her iki etken maddenin enkapsülasyon verimlilikleri ve yükleme kapasiteleri bulunmuştur. Böylelikle her iki etken maddenin bir arada bulunduğu durumda en uygun PIP-PLGA-EGCG-KTS nanopartikül yapısı belirlenmiştir. PLGA nanopartiküllerden tek başına PIP salımı, KTS ile kaplanmış PLGA nanopartiküllerden PIP salımı vücuttaki sirkülasyonu için kanı simüle eden pH 7.0 ve kanser hücreleri için tümör mikroçevresini simüle eden pH 5.5' da in vitro olarak gerçekleştirilmiştir. PIP ve EGCG' nin bir arada bulunduğu en uygun EGCG-KTS-PIP-PLGA nanokompozit yapısından EGCG ve PIP' in salımı in vitro ortamda incelenmiştir. Yukarıda tanımlanan her sistemin in vitro salım profillerinin sıfırıncı derece, birinci derece, Higuchi, Korsmeyer-Peppas, Hixson-Crowell kinetik modellerine uyumu incelenerek, kinetik sabitlerin değerleri hesaplanmış, salım mekanizması önerilmiştir.

Abstract:
Cancer is a disease that often results in death. In conventional treatment methods (such as surgery, chemotherapy, radiotherapy), the quality of life of the patient decreases intensely due to its side effects. In recent years, new methods for cancer treatment have been studied in increasing research. One of these new methods is polymeric nanoparticle drug delivery systems, which protect healthy cells and allow controlled drug release that only affects the tumor area. As a medicine, phytochemicals with various advantages are preferred instead of conventional drugs, allowing the reduction of side effects. In this thesis, poly(lactic-co-glycolic acid) PLGA nanoparticles were synthesized and coated with chitosan (KTS). Piperine (PIP) and epigallocatechin gallate (EGCG) are two compounds with phytochemical properties. There are studies showing that these two herbal-based chemopreventive-chemotherapeutic active substances can be used effectively in cancer treatment. It is aimed to increase their bioavailability by creating a synergistic effect when used together. In this direction, core-shell nanocomposite structure was formed by loading PIP on PLGA nanoparticles and coating with EGCG loaded KTS. Accordingly, PLGA nanoparticles (PLGA NPs), KTS coated PLGA nanoparticles (KTS-PLGA NPs), PIP loaded PLGA nanoparticles (PIP-PLGA NPs), KTS coated PIP loaded PLGA nanoparticles (PIP-PLGA-KTS NPs) and finally EGCG loaded KTS coated PIP loaded PLGA nanoparticles (KTS-PIP NPs) synthesized and characterization studies were carried out. Characterization studies were performed using ZetaSizer, FT-IR, DSC and SEM. The encapsulation efficiencies and loading capacities of PIP to PLGA nanoparticles alone and of PIP to PLGA nanoparticles coated with KTS alone were found as functions of the components that make up the composite structure and the amount of PIP. Then, the encapsulation efficiencies and loading capacities of both active substances were found in the nanocomposite structure, where EGCG was loaded into KTS and PLGA nanoparticles loaded with PIP were together. Thus, the most suitable EGCG-KTS-PIP-PLGA nanoparticle structure was determined in the presence of both active ingredients. PIP release from PLGA nanoparticles alone, PIP release from PLGA nanoparticles coated with chitosan were performed in vitro at pH 7.0 simulating blood for circulation in the body and pH 5.5 simulating tumor microenvironment for cancer cells. The release of EGCG and PIP from the most suitable EGCG-KTS-PIP-PLGA nanocomposite structure with PIP and EGCG together was investigated in vitro. The compatibility of the in vitro release profiles of each system described above with zero-order, first-order, Higuchi, Korsmeyer-Peppas, Hixson-Crowell kinetic models was examined, the values of the kinetic constants were calculated, and the release mechanism was proposed.