Kitosan Esaslı İlaç Taşıyıcı Sistem Üretimi ve In vitro PerformansınınBelirlenmesi

Sunulan çalışmanın amacı kemik dolgu malzemesi ve ilaç taşıma sistemi olarak kullanılabilecek kitosan mikro kürelerin üretimi,karakterizasyonu ve performansının in vitro olarak belirlenmesidir. Bu amaçla; kitosan esaslı mikro küreler emülsiyon çarprazbağlama yöntemi ile üretilmiş olup, mikro kürelerin boyut, şekil ve ilaç yükleme verimliliklerine etki eden karıştırıcı hızı, çaprazbağlama ajanı gibi faktörler incelenmiştir. İlaç çalışmalarında kullanılmak üzere bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılanantibiyotik ciprofloxacin tercih edilmiştir. Ayrıca, hazırlanan mikro kürelerin biyoaktivitelerini test etmek için yapay vücut sıvısı(SBF) hazırlanmış ve 3 hafta boyunca mikro küreler SBF içerisinde bekletilerek hidroksiapatit çökelmesi (HA) takip edilmiştir. SBFiçerisine konulan mikro küreler haftalık olarak toplanmış, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Fourier Dönüşümlü KızılötesiSpektroskopisi (FTIR) ile analiz edilmiştir. Işık Mikroskopu ve SEM analizlerine göre küre boyutları karıştırma hızı arttıkça azalmışve 102,27 ± 34,58 µm den 16,38 ± 3,26 µm ye kadar düşmüştür. Düşük miktarda kullanılan çapraz bağlayacı ajan glutaraldehit (GA)(NH2:CHO, 10:1 mol:mol) ise küre şekillerinde bozukluğa neden olurken, yüksek miktarda GA kullanımı (NH2:CHO, 1:10 mol:mol)kürelerin şeklinde iyileşmeye, küre boyutunda ve ilaç yükleme verimliliğininde azalmaya, ilaç salım hızında ise yavaşlamaya nedenolmuştur. SBF ile inkübe edilen mikro kürelerin SEM görüntülerine göre HA yapıları 1. haftadan sonra yüzeylerde birikmeyebaşlamış, bu yapılar 3. haftada yüzeylerde daha belirgin hale gelmiştir. FTIR analizleri de HA çökelmesini işaret eden $P{O^{-3}}_4$ gruplarının 3. haftada daha belirgin olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlara göre antibiyotik ciprofloxacin yüklü kitosan mikro küreleremülsiyon çapraz bağlama yöntemi ile başarılı bir şekilde üretilmiş olup, karıştırma hızı ve çapraz bağlayıcı ajanı GA miktarlarınınmikro küre boyut, şekil ve salım profillerine etkisi ortaya konmuştur. Biyoktivite testlerinde kitosan mikro kürelerin, osteoentegrasyonu arttırma potansiyelinin olduğu gösterilmiştir. Dolayısıyla kitosan mikro küreler, kemik doku hasarlarında lokalolarak biyomoleküllerin salımını yapabilen dolgu malzemesi olarak veya implant malzemelerin yüzeylerinin modifikasyonundakullanılabilir.

Synthesis of Chitosan Based Drug Delivery System and Evaluation Its Performance In Vitro

The aim of the present study is to synthesize, characterize chitosan microspheres that can be used as bone-filling material and drugcarrier system, and to evaluate its performance in vitro. For this purpose; chitosan-based microspheres were synthesized by theemulsion cross-linking method and factors such as stirring rate and cross-linker that may affect the size, shape, and drug loadingefficiency of microspheres were examined. Antibiotic ciprofloxacin that is used in the treatment of bacterial infection was preferredfor drug studies. Furthermore, simulated body fluid (SBF) was prepared to determine the bioactivity of the microspheres, andhydroxyapatite (HA) precipitation on microspheres was followed for 3 weeks in SBF. Microspheres were collected from SBF weekly and characterized using light microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FTIR). According to the light microscope and SEM analysis, the sphere dimensions decreased as the stirring rate increased anddecreased from 102,27 ± 34,58 µm to 16,38 ± 3,26 µm. Low amount of cross-linking agent ( glutaraldehyde (GA)), (NH2: CHO, 10: 1mol: mol) caused distortion in the shape of microspheres, while the high amount of GA (NH2: CHO, 1:10 mol: mol) caused smoothmicrospheres, a reduction in the size and drug loading efficiency, and a slowdown in the drug release rate. According to the SEMimages of the microspheres incubated with SBF, HA structures began to precipitate on the surfaces after the first week, and thesestructures became more pronounced in the third week. $P{O^{-3}}_4$ groups attributed to HA precipitation in FTIR spectrum were moreobvious at week 3. In conclusion; antibiotic ciprofloxacin loaded chitosan microspheres were synthesized successfully by theemulsion crosslinking method, and the effect of stirring rate, crosslinking agent GA amounts on microsphere size, shape, and releaseprofiles were demonstrated. Enhanced HA precipitation was shown on chitosan microspheres in bioactivity tests. Hence, chitosanmicrospheres may be used as bone-filling material that can release biomolecules to damaged sites locally, or as coating to modify thesurfaces of implant materials.

___

  • Agnihotri, S. A., Mallikarjuna, N. N., & Aminabhavi, T. M. (2004). Recent advances on chitosan-based micro- and nanoparticles in drug delivery. Içinde Journal of Controlled Release (C. 100, Sayı 1, ss. 5–28). https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2004.08.010
  • Akbuǧa, J., & Durmaz, G. (1994). Preparation and evaluation of cross-linked chitosan microspheres containing furosemide. International Journal of Pharmaceutics, 111(3), 217–222. https://doi.org/10.1016/0378- 5173(94)90344-1
  • Ali, A., & Ahmed, S. (2018). A review on chitosan and its nanocomposites in drug delivery. Içinde International Journal of Biological Macromolecules (C. 109, ss. 273– 286). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.12.078
  • Bhattacharya, D., Behera, B., Sahu, S. K., Ananthakrishnan, R., Maiti, T. K., & Pramanik, P. (2016). Design of dual stimuli responsive polymer modified magnetic nanoparticles for targeted anti-cancer drug delivery and enhanced MR imaging. New Journal of Chemistry, 40(1), 545–557. https://doi.org/10.1039/c5nj02504d
  • Burg, K. J. L., Porter, S., & Kellam, J. F. (2000). Biomaterial developments for bone tissue engineering. Biomaterials, 21(23), 2347–2359. https://doi.org/10.1016/S0142- 9612(00)00102-2
  • Dash, M., Chiellini, F., Ottenbrite, R. M., & Chiellini, E. (2011). Chitosan - A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Içinde Progress in Polymer Science (Oxford) (C. 36, Sayı 8, ss. 981–1014). https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.02.001
  • Depan, D., Venkata Surya, P. K. C., Girase, B., & Misra, R. D. K. (2011). Organic/inorganic hybrid network structure nanocomposite scaffolds based on grafted chitosan for tissue engineering. Acta Biomaterialia, 7(5), 2163–2175. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2011.01.029
  • Di Martino, A., Sittinger, M., & Risbud, M. V. (2005). Chitosan: A versatile biopolymer for orthopaedic tissueengineering. Içinde Biomaterials (C. 26, Sayı 30, ss. 5983–5990). https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.03.016
  • Dias, K. B., Pereira Da Silva, D., Ferreira, L. A., Fidelis, R. R., Da Luz Costa, J., Lopes Da Silva, A. L., & Scheidt, G. N. (2013). Chitin and chitosan: Characteristics, uses and production current perspectives. J. Biotec. Biodivers, 4(3), 184–191.
  • Filipkowska, U., & Józwiak, T. (2013). Application of chemically-cross-linked chitosan for the removal of Reactive Black 5 and Reactive Yellow 84 dyes from aqueous solutions. Journal of Polymer Engineering, 33(8), 735–747. https://doi.org/10.1515/polyeng-2013- 0166
  • Hreczuk-Hirst, D., German, L., & Duncan, R. (2001). Dextrins as carriers for drug targeting: Reproducible succinoylation as a means to introduce pendant groups. Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 16(5), 353–365. https://doi.org/10.1106/QBKY-E3VM-19K4- 3GA5
  • Illum, L. (1998). Chitosan and its use as a pharmaceutical excipient. Içinde Pharmaceutical Research (C. 15, Sayı 9, ss. 1326–1331). https://doi.org/10.1023/A:1011929016601
  • Kalia, S., & Avérous, L. (2011). Biopolymers: Biomedical and Environmental Applications. Içinde Biopolymers: Biomedical and Environmental Applications. https://doi.org/10.1002/9781118164792
  • Khor, E., & Lim, L. Y. (2003). Implantable applications of chitin and chitosan. Biomaterials, 24(13), 2339–2349. https://doi.org/10.1016/S0142-9612(03)00026-7
  • Lee, W. K., Lee, S. M., & Kim, H. M. (2009). Effect of surface morphology of calcium phosphate on osteoblastlike HOS cell responses. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 15(5), 677–682. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2009.09.044
  • Leukers, B., Gülkan, H., Irsen, S. H., Milz, S., Tille, C., Schieker, M., & Seitz, H. (2005). Hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering made by 3D printing. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16(12), 1121–1124. https://doi.org/10.1007/s10856-005-4716-5
  • Li, B., Wang, Y., Jia, D., & Zhou, Y. (2011). Gradient structural bone-like apatite induced by chitosan hydrogel via ion assembly. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 22(4–6), 505–517. https://doi.org/10.1163/092050610X487800
  • Li, M., Wang, Y., Liu, Q., Li, Q., Cheng, Y., Zheng, Y., Xi, T., & Wei, S. (2013). In situ synthesis and biocompatibility of nano hydroxyapatite on pristine and chitosan functionalized graphene oxide. Journal of Materials Chemistry B, 1(4), 475–484. https://doi.org/10.1039/c2tb00053a
  • Liu, Y., Jiang, T., Zhou, Y., Zhang, Z., Wang, Z., Tong, H., Shen, X., & Wang, Y. (2011). Evaluation of the attachment, proliferation, and differentiation of osteoblast on a calcium carbonate coating on titanium surface. Materials Science and Engineering C, 31(5), 1055–1061. https://doi.org/10.1016/j.msec.2011.03.003
  • Mattu, C., Silvestri, A., Wang, T. R., Boffito, M., Ranzato, E., Cassino, C., Ciofani, G., & Ciardelli, G. (2016). Surfacefunctionalized polyurethane nanoparticles for targeted cancer therapy. Polymer International, 65(7), 770–779. https://doi.org/10.1002/pi.5094
  • Nanjwade, B. K., Singh, J., Ahmad, K., & Manvi, F. V. (2011). Bio-pharmaceuticals: Emerging proniosomes drug delivery. Içinde Biodegradable Polymers: Processing, Degradation and Applications (ss. 639–654).
  • Nathan, A. J., & Scobell, A. (2012). How China sees America. Içinde Foreign Affairs (C. 91, Sayı 5). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
  • Onder, S., Calikoglu-Koyuncu, A. C., Kazmanli, K., Urgen, M., Torun Kose, G., & Kok, F. N. (2015). Behavior of mammalian cells on magnesium substituted bare and hydroxyapatite deposited (Ti,Mg)N coatings. New Biotechnology, 32(6), 747–755. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2014.11.006
  • Onder, S., Kok, F. N., Kazmanli, K., & Urgen, M. (2013). Magnesium substituted hydroxyapatite formation on (Ti,Mg)N coatings produced by cathodic arc PVD technique. Materials Science and Engineering C, 33(7), 4337–4342. https://doi.org/10.1016/j.msec.2013.06.027
  • Pasinli, A., & Aksoy, R. S. (2010). Yapay Kemik Uygulamaları İçin Hidroksiapatit Hydroxyapatite For Artificial Bone Applications. Xxx, 2010(1), 41–51.
  • Şenel, S., & McClure, S. J. (2004). Potential applications of chitosan in veterinary medicine. Advanced Drug Delivery Reviews, 56(10), 1467–1480. https://doi.org/10.1016/j.addr.2004.02.007
  • Seyfoddin, A., & Al-Kassas, R. (2011). Biodegradable polymers for controlled delivery of bioactive macromolecules. Içinde Biodegradable Polymers: Processing, Degradation and Applications (ss. 471–500).
  • Sinha, V. R., Singla, A. K., Wadhawan, S., Kaushik, R., Kumria, R., Bansal, K., & Dhawan, S. (2004). Chitosan microspheres as a potential carrier for drugs. Içinde International Journal of Pharmaceutics (C. 274, Sayılar 1–2, ss. 1–33). https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2003.12.026
  • Teixeira, S., Rodriguez, M. A., Pena, P., De Aza, A. H., De Aza, S., Ferraz, M. P., & Monteiro, F. J. (2009). Physical characterization of hydroxyapatite porous scaffolds for tissue engineering. Materials Science and Engineering C, 29(5), 1510–1514. https://doi.org/10.1016/j.msec.2008.09.052
  • Thanou, M., Verhoef, J. C., & Junginger, H. E. (2001). Oral drug absorption enhancement by chitosan and its derivatives. Içinde Advanced Drug Delivery Reviews (C. 52, Sayı 2, ss. 117–126). https://doi.org/10.1016/S0169- 409X(01)00231-9
  • Wedmore, I., McManus, J. G., Pusateri, A. E., & Holcomb, J. B. (2006). A special report on the chitosan-based hemostatic dressing: Experience in current combat operations. Journal of Trauma - Injury, Infection and Critical Care, 60(3), 655–658. https://doi.org/10.1097/01.ta.0000199392.91772.44
  • Zhe, Z., Zhang, S., Venkatraman, S. S., & Lei, S. (2011). Growth of hydroxyapatite coating on polymer microspheres. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 3(4), 472–476. https://doi.org/10.1166/nnl.2011.1204
Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Osman Sağdıç
Sayıdaki Diğer Makaleler

Faster R-CNN Evrişimsel Sinir Ağı Üzerinde Geliştirilen ModelinDerin Öğrenme Yöntemleri ile Doğruluk Tahmini ve Analizi:Nesne Tespiti Uygulaması

Ali ÇETİNKAYA, Hakan AYDIN, Okan YILMAZ

Elastomer Karakterizasyon Test Sistemlerinin Modellenmesi veParametrik Analizleri

Muzaffer METİN, Göktürk TAŞAĞIL, Berk BAŞGÖL, Timuçin BAYRAM

Isparta Koşullarında Düzlemsel Su Isıtmalı Güneş KollektörlerindeFarklı Tasarım Özelliklerinin Enerji ve Verim Üzerine EtkilerininBelirlenmesi

Recep KÜLCÜ

LSTM ve Facebook Prophet Kullanarak Brent Ham Petrol Trendinin Tahmini

Didem GÜLERYÜZ, Erdemalp ÖZDEN

Kil Çamuru Örneklerinin Akış Özellikleri ile Seramik Ham/Pişmiş Ürünlerin Özellikleri Arasındaki İlişki

Sedef DİKMEN, Bahri ERSOY, Zeyni ARSOY, Tuğba MUCUR

HCl ile Muamele Edilmiş Mısır Sapı Destekli-Zn KatalizörününHidrojen Üretimine Etkisinin Araştırılması

Duygu ELMA KARAKAŞ

Lifli Çay Atıklarından Çay Özütü Eldesinde Yanıt Yüzey Metodolojisi ile Ekstraksiyon Parametrelerinin Optimizasyonu

Mustafa MORTAS, Nour AWAD

Antalya Çukuryayla Merasının Vejetasyon Özellikleri ve OtlatmaKapasitesinin Belirlenmesi

Ahmet Alper BABALIK, Farhat MATRASULOV

Glutopik Analizinin Aynı Kategoride Yer Alan Ekmeklik BuğdayÇeşitlerinin (Triticum aestivum L.) Sınıflandırma veDeğerlendirmesinde Kullanılabilirliğinin Belirlenmesi

Halef DİZLEK, Gökhan ÇELİKER

Sulak Alanlarda Uzaktan Algılama ile Belirlenen Zamansal DeğişimeKuraklığın Etkisinin İncelenmesi: Umurbey Deltası (Çanakkale)Örneği

Emre ÖZELKAN, Muhittin KARAMAN, Derya ÇAKAROZ