Döndürmeli Kaplama Yöntemi ile Kurkumin KaplanmışPolikaprolakton Nanolif Yara Örtülerinin Hazırlanması ve in vitro Etkinliğinin İncelenmesi

Nanolifler; sahip olduğu geniş yüzey alanı, mekanik özelliklerinin ve çaplarının ayarlanabilir olması sebebiyle yara örtüsü olarak önemliavantajlar sağlamaktadır. Nanolif yara örtüleri, yaranın enfeksiyondan korunmasına yardım ederken yara iyileşmesi için de uygun ortamısağlar. Buna ilaveten, nanoliflerin terapötik ajanlarla birleştirilmesi lokal tedavi ve yara iyileşmesinin sistemik dolaşımdan bağımsızolmasını sağlayarak vücutta olabilecek zayıf vasküler perfüzyon gibi yara iyileşmesini etkileyecek durumların önüne geçer. Nanoliflereeklenen terapötik ajanlar enfeksiyonların önlenmesine ve enflamasyonun azaltılmasına da uygun ortam sağlayarak yara iyileşmesinidesteklemektedir. Bu sebeple nanoliflerin terapötik bir ilaç ile birleştirilmesi lokal ilaç taşıyıcı sistemlerin sağlanmasında avantajlı veyara iyileşmesinde umut vaat eden bir yaklaşımdır. Yara iyileşmesine katkıda bulunmak amacı ile nanoliflere terapötik ajanların farklıyöntemlerle entegre edilmesi konusunda çalışmalar bulunmaktadır. Fakat nanolif üretiminde en yaygın yöntem olan elektoeğirme, ilacınpolimer solüsyonları ile karıştırılarak üretilmesine olanak sağlarken ilaç salım profillerinin yara iyileşme sürecini desteklemesinikısıtlamaktadır. Bu yüzden terapötik ajanların nanolifler ile birleştirilmesinde yenilikçi yaklaşımlar geliştirilmesi gereklidir. Nanoliflereilaç yüklenme stratejisi olarak döndürmeli kaplamanın bu alanda avantaj sağlayacağı düşünülmektedir. Özellikle nanolifleri oluşturan polimerin degradasyonuna bağlı kalmadan ilaç salımı yapabilecek nanolif yara örtüsünün hazırlanmasına ve literatürde yer alan nanolif–terapötik ilaç birleştirilmesine yenilikçi bir yaklaşım getirilmesine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada yara örtüsü olarak oldukça etkin olannanoliflere ilaç entegre edilmesinde yenilikçi bir yöntem olan döndürmeli kaplama kullanılarak ilaç entegrasyonunun verimliği ve yaraörtüsünün özellikleri değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar terapötik ajan olarak seçilen kurkuminin döndürmeli kaplama tekniği ilenanoliflere başarılı bir şekilde entegre edildiğini göstermiş ve kurkumin salım profillerinde, kaplanan ilaç miktarının %50’sindenfazlasının ilk iki saat içerisinde salındığı gözlemlenmiştir. Buna ilaveten yalın nanoliflerle karşılaştırıldığında ilaç yüklü nanoliflerin 24saat sonunda fibroblast hücre çoğalmasını indüklediği gözlemlenmiştir. Bütün olarak değerlendirildiğinde, kurkumin birikimlinanoliflerin hücre çoğalmasında destekleyici olmasının bağ doku yenilenmesi için de faydalı olabileceği ön görülmektedir.

Preparation of Curcumin Spin-coated Polycaprolactone Nanofiber Wound Dresses and Investigation of in vitro Efficacy

The high surface area, tunable mechanical properties of nanofibers are beneficial as wound dressings. Nanofiber wound dressingsprovide an appropriate environment for wound healing while employing protection against infections. Moreover, integration ofnanofibers and therapeutics agents can be employed as local treatment and to ensure an independent healing process thereby restrainconditions such as poor vascular perfusion that affect wound healing. Integration of therapeutic agents into nanofibers supports woundhealing by providing a convenient environment for inhibition of infections and reducing inflammation. For that reason, the integrationof therapeutics agents to nanofibers is advantageous to provide local drug delivery and a promising approach for wound healing. Inliterature, there are many studies about the integration of therapeutics agents to nanofibers employed with various methods to enhancewound healing. Electrospinning is a common technique for producing nanofiber and allows nanofiber fabrication by blending polymersolutions and drug however blending of drug and polymer solutions limit the demanded drug release for wound healing. It is direlyneeded to develop an approach for the integration of and therapeutic agents to nanofibers wound dressing whereas drug release isindependent of polymer degradation. Therefore, innovative approaches needed to be employed for the integration of nanofibers and therapeutic agents. In this study, the spin coating was employed for the accommodation of, the therapeutics content, curcumin on thenanofibers followed by the investigation of the efficiency of the spin-coating approach for the drug integration on nanofibers to beemployed as a wound dressing. The results showed that accommodation of curcumin onto nanofibers was performed successfully byspin-coating and more than 50% of accommodated curcumin was released in 2 hours. Furthermore, drug-loaded nanofibers improvedfibroblast cell proliferation for 24h in comparison to pristine nanofiber. In view of all, curcumin deposited nanofibers are considered asprofitable for connective tissue regeneration by means of supporting cell proliferation.

PDF

___

Albarahmieh, E., Albarahmieh, M. ve Alkhalidi, B. A. (2018). Fabrication of Hierarchical Polymeric Thin Films by Spin Coating Toward Production of Amorphous Solid Dispersion for Buccal Drug Delivery System: Preparation, Characterization, and In Vitro Release Investigations. Journal of Pharmaceutical Sciences, 107(12), 3112-3122. doi:10.1016/j.xphs.2018.08.019
Chen, S., Liu, B., Carlson, M. A., Gombart, A. F., Reilly, D. A. ve Xie, J. (2017). Recent advances in electrospun nanofibers for wound healing. Nanomedicine, 12(11), 1335-1352. doi:10.2217/nnm-2017-0017
Dhivya, S., Padma, V. V. ve Santhini, E. (2015). Wound dressings – a review. BioMedicine, 5(4), 22. doi:10.7603/s40681-015- 0022-9
Fereydouni, N., Darroudi, M., Movaffagh, J., Shahroodi, A., Butler, A. E., Ganjali, S. ve Sahebkar, A. (2018). Curcumin nanofibers for the purpose of wound healing. Journal of Cellular Physiology, jcp.27362. doi:10.1002/jcp.27362
İşoğlu, İ. A. (2019). Yara Örtü Malzemesi Olarak Elektroeğrilmiş PCL/PHBV Membranların Hazırlanması ve Karakterizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(3), 1029-1044. doi:10.17798/bitlisfen.530767
Kurtoğlu, A. H. ve Karataş, A. (2009). Yara tedavisinde güncel yaklaşımlar: Modern yara örtüleri. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, 38(3), 211-232. doi:10.1501/Eczfak_0000000562
Lee, C.-H., Hsieh, M.-J., Chang, S.-H., Lin, Y.-H., Liu, S.-J., Lin, T.-Y., Juang, J.-H. (2014). Enhancement of Diabetic Wound Repair Using Biodegradable Nanofibrous Metformin-Eluting Membranes: In Vitro and in Vivo. ACS Appl. Mater. Interfaces, 6(6), 3979−3986. doi:dx.doi.org/10.1021/am405329g
Merrell, J. G., McLaughlin, S. W., Tie, L., Laurencin, C. T., Chen, A. F. ve Nair, L. S. (2009). Curcumin-loaded poly(εcaprolactone) nanofibres: Diabetic wound dressing with antioxidant and anti-inflammatory properties. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 36(12), 1149- 1156. doi:10.1111/j.1440-1681.2009.05216.x
Miguel, S. P., Figueira, D. R., Simões, D., Ribeiro, M. P., Coutinho, P., Ferreira, P. ve Correia, I. J. (2018). Electrospun polymeric nanofibres as wound dressings: A review. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 169, 60-71. doi:10.1016/j.colsurfb.2018.05.011
Mohtaram, N. K., Ko, J., Agbay, A., Rattray, D., Neill, P. O., Rajwani, A., Willerth, S. M. (2015). Development of a glial cell-derived neurotrophic factor-releasing artificial dura for neural tissue engineering applications. Journal of Materials Chemistry B, 3(40), 7974-7985. doi:10.1039/C5TB00871A
Moyer, J. R. ve Brown, T. H. (1998). Methods for whole-cell recording from visually preselected neurons of perirhinal cortex in brain slices from young and aging rats. Journal of Neuroscience Methods, 86(1), 35-54. doi:10.1016/S0165- 0270(98)00143-5
Niemczyk-Soczynska, B., Gradys, A. ve Sajkiewicz, P. (2020). Hydrophilic Surface Functionalization of Electrospun Nanofibrous Scaffolds in Tissue Engineering. Polymers, 12(11), 2636. doi:10.3390/polym12112636
Oliveira, J. E., Mattoso, L. H. C., Orts, W. J. ve Medeiros, E. S. (2013). Structural and Morphological Characterization of Micro and Nanofibers Produced by Electrospinning and Solution Blow Spinning: A Comparative Study. Advances in Materials Science and Engineering, 2013, 1-14. doi:10.1155/2013/409572
Patel, G. C. ve Yadav, B. K. (2018). Polymeric nanofibers for controlled drug delivery applications. Organic Materials as Smart Nanocarriers for Drug Delivery içinde (ss. 147-175). Elsevier. doi:10.1016/B978-0-12-813663-8.00004-X
Ranjbar-Mohammadi, M. ve Bahrami, S. H. (2016). Electrospun curcumin loaded poly(ε-caprolactone)/gum tragacanth nanofibers for biomedical application. International Journal of Biological Macromolecules, 84, 448-456. doi:10.1016/j.ijbiomac.2015.12.024
Rüzgar, G., Birer, M., Tort, S. ve Acartürk, F. (2013). Studies on Improvement of Water-Solubility of Curcumin With Electrospun Nanofibers. FABAD J. Pharm. Sci 38(3), 143- 149.
Sadri, M., Mohammadi, A. ve Hosseini, H. (2016). Drug release rate and kinetic investigation of composite polymeric nanofibers. Nanomed Res J, 1(2), 112-121. doi:10.7508/nmrj.2016.02.008
Saka, R., Sathe, P. ve Khan, W. (2019). Brain local delivery strategy. H. Gao ve X. Gao (Ed.), Brain Targeted Drug Delivery System:A Focus on Nanotechnology and Nanoparticulates içinde (ss. 241-286). Elsevier. doi:10.1016/B978-0-12-814001-7.00011-1
Shokrollahi, M., Bahrami, S. H., Nazarpak, M. H. ve Solouk, A. (2020). Multilayer nanofibrous patch comprising chamomile loaded carboxyethyl chitosan/poly(vinyl alcohol) and polycaprolactone as a potential wound dressing. International Journal of Biological Macromolecules,147, 547-559. doi:10.1016/j.ijbiomac.2020.01.067
Turanli, Y. ve Acartürk, F. (2018). Nanofibers and Applications as Colon Specific Drug Delivery System. Journal of Literature Pharmacy Sciences, 7(1), 11-23. doi:10.5336/pharmsci.2017- 56338
Wang, Q., Ye, L., Wang, L., Li, P., Cao, Y. ve Li, Y. (2016). Rapid nanopatterning technique based on monolayer silica nanosphere close-packing by spin coating. Science China Technological Sciences, 59(10), 1573-1580. doi:10.1007/s11431-016-0316-2
Wen, H., Jung, H. ve Li, X. (2015). Drug Delivery Approaches in Addressing Clinical Pharmacology-Related Issues: Opportunities and Challenges. The AAPS Journal, 17(6), 1327-1340. doi:10.1208/s12248-015-9814-9
Xie, Z., Paras, C. B., Weng, H., Punnakitikashem, P., Su, L.-C., Vu, K., … Nguyen, K. T. (2013). Dual growth factor releasing multi-functional nanofibers for wound healing. Acta Biomaterialia, 9(12), 9351-9359. doi:10.1016/j.actbio.2013.07.030
Yu, D. G., Branford-White, C., White, K., Li, X.-L. ve Zhu, L.-M. (2010). Dissolution Improvement of Electrospun NanofiberBased Solid Dispersions for Acetaminophen. AAPS PharmSciTech, 11(2), 809-817. doi:10.1208/s12249-010- 9438-4
Yu, M., Huang, J., Zhu, T., Lu, J., Liu, J., Li, X., … Liu, F. (2020). Liraglutide-loaded PLGA/gelatin electrospun nanofibrous mats promote angiogenesis to accelerate diabetic wound healing via the modulation of miR-29b-3p. Biomaterials Science, 8, 4225-4238.doi: /10.1039/D0BM00442A
Zhang, J., Duan, Y., Wei, D., Wang, L., Wang, H., Gu, Z. ve Kong, D. (2011). Co-electrospun fibrous scaffold-adsorbed DNA for substrate-mediated gene delivery. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 96A(1), 212-220. doi:10.1002/jbm.a.32962