Periodontal hastalıkların tedavisi için doksisiklin ve atorvastatin yüklü karboksimetil kitosan hidrojelin hazırlanması, geliştirilmesi ve ın vıtro antimikrobiyal aktivite ve sitotoksisitesinin değerlendirilmesi
Preparation, development and evaluation of in vitro antimicrobial activity and cytotoxicity of doxycycline and atorvastatin loaded carboxymethyl chitosan hydrogel for the treatment of periodontal diseases
Yazar: BÜŞRA YILMAZ
Danışman: PROF. DR. GÜLNUR EMİNGİL
Ege Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Periodontoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2023
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Periodontal ceplerde kullanılması amacıyla farklı oranlarda doksisiklin ve
atorvastatin yüklü karboksimetil kitosan hidrojel formülasyonların geliştirilmesi,
kimyasal karakterizasyonlarının, in vitro ilaç salım özelliklerinin, antimikrobiyal
etkinliklerinin ve sitotoksisite değerlendirmelerinin yapılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Karboksimetil kitosan, beta-gliserolfosfat ve gliserol kullanılarak ilaç
taşıyıcı sistemin sentezi gerçekleştirilmiştir. İlaç taşıyıcı sisteme %100 atorvastatin
(CMC-AS) ve %100 doksisiklin (CMC-DS) önce tek tek ardından %50 atorvastatin %50
doksisiklin (CMC-50AS50DS), %25 atorvastatin %75 doksisiklin (CMC-25AS75DS) ve
%75 atorvastatin %25 doksisiklin (CMC-75AS25DS) oranlarında ilaçlar ikili olarak
yüklenmiştir. Elde edilen altı adet formülasyonun kimyasal karakterizasyonları FTIR,
termogravimetrik analizler, SEM ve TEM ile görüntüleme yöntemleri kullanılarak
gerçekleştirilmiştir. İlaç salım deneyleri HPLC analizlerinde ile yapay tükürük ortamında
3 gün boyunca yapılmıştır. Escherichia coli, Staphylococcus aureus ve Porphyromonas
gingivalis bakterilerine karşı in vitro antimikrobiyal etkinlik değerlendirilmiştir.
Sitotoksisite analizleri insan keratinosit hücre dizisi üzerinde MTT yöntemi kullanılarak
yapılmıştır.
Bulgular: Formülasyonlar başarılı bir şekilde geliştirilerek kimyasal karakterizasyonları
yapılmıştır. FTIR analizleri beta-gliserolfosfatın fiziksel çapraz bağlayıcı etkinliğini
göstermiştir. Termogravimetrik analizlerde ısıl dayanımı en yüksek formülasyonun
CMC-25AS75DS olduğu görülmüştür. HPLC analizlerinde atorvastatin yüklü
sistemlerden 72 saati geçen ilaç salımı HPLC analizlerinde görülmüştür. İlaç salım
özelliklerinin dual ilaç yüklü formülasyonlarda geliştiği gözlenmiştir. Antimikrobiyal
etkinliklerin değerlendirilmesinde CMC-25AS75DS formülasyonun daha yüksek başarı
gösterdiği, en geniş inhibisyon alanlarının Porphyromonas gingivalis'e karşı oluştuğu
tespit edilmiştir.
Sonuç: Dual ilaç yüklü formülasyonlar ile elde edilen bulgular, periodontal hastalıkların
tedavisi ve periodontal rejenerasyonda kullanımı için ikili ilaç yüklenen lokal ilaç salım
sistemlerinin umut vadedici olduğunu düşündürmektedir.

Abstract:
Aim: The aim of this study is to develop carboxymethyl chitosan hydrogel formulations
loaded with doxycycline and atorvastatin at different ratios for use in periodontal pockets,
and to perform chemical characterization, in vitro drug release studies, antimicrobial
activity assessments, and cytotoxicity evaluations.
Materials and Methods: The synthesis of the drug carrier system was carried out using
carboxymethyl chitosan, beta-glycerophosphate, and glycerol. The drug carrier system
was loaded with drugs individually, first with 100% atorvastatin (CMC-AS) and 100%
doxycycline (CMC-DS), and then with drug combinations of 50% atorvastatin and 50%
doxycycline (CMC-50AS50DS), 25% atorvastatin and 75% doxycycline (CMC-
25AS75DS), and 75% atorvastatin and 25% doxycycline (CMC-75AS25DS). The
chemical characterizations of the six formulations were conducted using FTIR,
thermogravimetric analysis, SEM, and TEM imaging techniques. Drug release
experiments were performed in artificial saliva medium over a period of 3 days using the
HPLC method. In vitro antimicrobial activity against Escherichia coli, Staphylococcus
aureus, and Porphyromonas gingivalis bacteria was evaluated. Cytotoxicity analyses
were conducted on human keratinocyte cell lines using the MTT method.
Results: The formulations were successfully developed and subjected to chemical
characterization. FTIR analyses demonstrated the physical cross-linking efficiency of
beta-glycerophosphate. Thermogravimetric analyses revealed that the formulation with
the highest thermal stability was CMC-25AS75DS. Drug release exceeding 72 hours was
observed in HPLC analyses for atorvastatin-loaded systems. It was observed that the drug
release properties improved in dual-drug loaded formulations. In the evaluation of
antimicrobial activities, CMC-25AS75DS formulation exhibited higher efficacy, and the
widest inhibition zones were observed against Porphyromonas gingivalis.
Conclusion: The findings obtained with dual drug-loaded formulations suggest the
promising potential of dual drug-loaded local drug delivery systems for the treatment of
periodontal diseases and their use in periodontal regeneration.