Antibakteriyel metal organik kafes yapıları içeren kitosan doku iskelelerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of chitosan scaffolds containing antibacterial metal organic frameworks
Yazar: FERİHA ŞEVVAL ERSOY
Danışman: PROF. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ ; DOÇ. DR. BERNA TOPUZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fosfomisin = Fosfomycin ; Kitosan = Chitosan ; Osteomiyelit = Osteomyelitis ; Taşıyıcılar = Conveyors

Özet:
Metal-organik çerçeveler (MOF'lar) ilaç salım çalışmalarında, sahip oldukları yüksek yüzey alanı ve gözenek boyutu sayesinde tercih edilen bir nanoyapı sınıfıdır. Çeşitli ilaç türlerinin kontrollü salımı için bir nano-taşıyıcı olarak kullanılmalarının yanı sıra, doğal osteokondüktif özellikleri sayesinde büyüyen bir araştırma alanıdır. Tez çalışmasında, Fosfomisin antibiyotiği antibakteriyel ajan olarak UiO-66 MOF yapılarına yüklenmiş ardından Fosfomisin yüklü UiO-66 nanokristalleri ile 3-boyutlu kitosan doku iskeleleri üretilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde, fosfomisin yüklü UiO-66 nanokristalleri içeren ıslak eğrilmiş kitosan doku iskelelerinin (UiO-66/FOS/CHI), mikro boyutta çap ve artan mekanik mukavemete sahip fiber ağ yapısında olduğu ortaya konmuştur. In vitro antibakteriyel aktivite çalışmalarında, UiO-66/FOS/CHI doku iskeleleri Staphylococcus aureus suşuna karşı bakterisidal aktivite göstermiştir. Gerçekleştirilen in vitro hücre kültür çalışmaları sonucunda ise, UiO-66/FOS yüklü kitosan doku iskelelerinin MC3T3-E1 pre-osteoblastlarla biyolojik olarak uyumlu olduğu ve osteogenez ile ilgili genlerin ekspresyonunu önemli ölçüde arttırdığı gözlemlenmiştir. Gerçekleştirilmiş olan tez çalışmasından elde edilen sonuçlar, UiO-66/FOS/CHI doku iskelelerinin osteomiyelit gibi enfekte kemik kusurlarının tedavisinde alternatif bir yaklaşım potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Metal-organic frameworks (MOFs) are a recently preferred nanostructure class in drug release studies due to their high surface area and pore size. It is a growing area of research owing to its natural osteoconductive properties as well as their use as a nanocarrier for the controlled release of various types of drugs. In this thesis, Fosfomycin antibiotic was loaded into UiO-66 MOF structures as an antibacterial agent, and then 3D chitosan scaffolds were prepared by wet-spinning incorporating Fosfomycin loaded UiO-66 nanocrystals. The analyzes revealed that wet spun chitosan scaffolds containing fosfomycin-loaded UiO-66 nanocrystals (UiO-66/FOS/CHI) have micro-scale fibers and fiber network structure with increased mechanical strength. UiO-66/FOS/CHI scaffolds showed bactericidal activity against S.aureus as revealed in in vitro antibacterial studies. In line with the cell culture studies performed, it was observed that the scaffolds were biocompatible with MC3T3-E1 pre-osteoblasts and significantly increased the expression of osteogenesis-related genes pointing out the osteogenic differentiation. The results obtained from the experiöental studies reveal the potential of UiO-66/FOS/CHI scaffolds to be an alternative approach in the treatment of infected bone defects such as osteomyelitis.