Hemoglobin içeren partiküllerin taşıyıcı sistemlerle hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of hemoglobin – containing particles by drug delivery systems
Yazar: EZEL YILMAZ
Danışman: PROF. DR. NEFİSE ÖZLEN ŞAHİN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Hemoglobin (Hb), 68,000 Da molekül ağırlığına sahip globüler bir proteindir. İsoelektrik noktası (pI) 6.8–7.0'dir. Alyuvarlardan dokulara oksijen taşınımından sorumlu Hb molekülü, bir hem grubu ile dört polipeptit zincirini içerir.  Ayrıca, Hb, anilin, lipidler, stiren, o-krezol ve o-fenilendiamin gibi bazı moleküllerin oksidasyon reaksiyonlarını kataliz etmek için gerekli oksidan aktiviteye de sahiptir. Son yıllarda, Hemoglobinin tutuklanması önem kazanmıştır. Dokulara elektron transferi ve peroksidaz aktivitesini incelemek için bu protein molekülünün, nanoboyutlu altın partikülleri, çeşitli polimerler, manyetik nanopartiküller, silika ve kitozan yüzeylerine tutuklanması mümkün olabilmektedir. Yapılan çalışmalarda, nanoboyutlu partiküllerin biyolojik aktivite kaybı olmaksızın protein ve enzimlere bağlanma ya da yüzeylerinde tutunma özelliklerinin mevcut olduğu bildirilmiştir. Dolayısıyla, bu çalışmada, Hb molekülünün tutuklanması doğal bir polimer olan sodyum aljinat ve baryum klorür kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hb içeren aljinat boncukları, iyonik jelasyon yöntemiyle hazırlanmıştır. FTIR, DSC ve SEM analizleri gibi önformülasyon çalışmalarının ardından, bazı formülasyon parametrelerinin boncukların yüzey morfolojisi ve tutuklama kapasitesine etkisi incelenmiştir. Hb'nin tutuklandığı boncukların ortalama çapları, 276.43 ± 2.1 nm'dir. Ön formülasyon çalışmaları, eksipyan-ilaç geçimliliği ve hammaddelerin saflık tayininde faydalı olmuştur. Formülasyon işlemlerinde kullanılan homojenizatörün dönme hızının boncukların partikül boyutu üzerine istatistiksel açıdan anlamlı bir etkisinin olmadığı görülmüştür. pH 1.2'de yapılan in vitro salım çalışmalarında Hb salımı göz ardı edilecek kadar az olmuştur. Suni barsak vasatı ortamında yapılan salım çalışmalarında ise, ilk bir saat süresince burst etkisi görülmüştür. Daha sonra, ilaç etkin maddesinin salımı 6 saat boyunca sürmüştür. Ortalama etkin madde tutuklama kapasitesi %63,7 ± 1.82 olarak bulunmuştur. SEM analizi sonuçları, hazırlanan boncukların küresel şekle sahip olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, baryum klorür-aljinat boncukları, Hemoglobin tutuklanması için proteinik yapıda ilaç taşıyıcı partiküler sistem olarak kullanılabilir.

Abstract:
Hemoglobin (Hb) is a globular protein with a molecular weight of 68,000 Da and pIat 6.8–7.0. Hb consists of four polypeptide chains with one heme group and is in charge of transportation of oxygen in red blood cells to the tissues. Also, Hb has oxidant activities to catalyze the oxidation reactions of several molecules such as aniline, lipids, styrene, o-cresol and o-phenylenediamine. Recently, immobilization of Hb gained interest. This protein molecule can be immobilized on nanometer-sized gold particles, various polymers, magnetic nanoparticles, silica and chitosan surfaces to study electron transfer or peroxidase activity. It was reported that nano-sized particles has a potential to adsorb or/and bind proteins and enzymes without loss of their biological activity. Therefore in this study, immobilization of HB was carried out using a natural polymer (sodium alginate) and barium chloride. Hb encapsulated alginate beads were prepared by ionic gelation method. After preformulation studies including FTIR, DSC and SEM analysis, the influence of some formulation factors on the surface morphology and the immobilization efficiency were evaluated. Mean diameter of Hb immobilized beads were 276.43 ± 2.1 nm. Preformulation studies were helpful for excipient-drug compatibility and purity determination of raw materials. No significant effect of speed rate of the homogenizator on particle diameter of the beads was observed. At pH 1.2, Hb release was low. In intestinal fluid, a burst effect was experienced within the first hour. Then, its release was prolonged over 6 hours. Average immobilization efficiency was determined as 63,7 ± 1.82 %. SEM results indicated spherical shape of beads. In conclusion, barium chloride–alginate beads can be used for immobilization of Hemoglobin.