Kemik doku mühendisliğinde melatonin-β siklodekstrin inklüzyon komplekslerinin etkinliğinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BEDRİYE TOPAL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışma, TÜBİTAK 2210-C Öncelikli Alanlara Yönelik Yurt İçi Yüksek Lisans Burs Programı ve Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Birimi, FBA-2015-5315 numaralı proje kapsamında desteklenerek hazırlanmıştır. Sunulan tez çalışmasının amacı, antikanserojen ve antiproliferatif etkilere sahip melatoninin az olan sudaki çözünürlüğünün hidroksipropil-β-siklodekstrin (HPβCD) molekülleri ile inklüzyon kompleksi oluşturarak arttırılması ve üretilen inklüzyon komplekslerinin kitosan doku iskelelerine yüklenmesinin ardından melatoninin in-vitro salım etkinliğinin insan kemik kanser hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisinin incelenmesidir. Tez çalışmasının ilk aşamasında, melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksleri oda sıcaklığında fiziksel karıştırma yöntemi kullanılarak oluşturulmuştur. İnklüzyon kompleksi oluşumunun dengeye ulaşıp ulaşmadığının anlaşılması için farklı sürelerde denemeler yapılmıştır. Higuchi-Connor faz çözünürlük çalışması yapılarak, oluşturulan inklüzyon kompleksinin içerdiği melatonin miktarı ve kararlılık sabitleri belirlenmiştir. Sonuç olarak, oda sıcaklığında fiziksel karıştırma yöntemi ile inklüzyon kompleksi oluşumunun 72 saatte tamamlandığı ve 0.034 M melatonin içerdiği bulunmuştur. Tez çalışmasının sonraki aşamasında, melatonin/HPβCD inklüzyon komplekslerinin mikrodalga yöntemiyle oluşturulması hedeflenmiştir. Bu yöntemle üretilebilecek en yüksek melatonin içeriğine sahip inklüzyon kompleksinin belirlenmesi için farklı mikrodalga güçleri ve alıkonma süreleri ile çeşitli denemeler yapılmıştır. Higuchi-Connor faz çözünürlük çalışması sonucunda, 0.043 M melatonin içeriğine sahip inklüzyon kompleksinin elde edildiği 900 W, 60˚C ve 90s mikrodalga koşulu, optimum mikrodalga koşulu olarak belirlenmiştir. Oda sıcaklığında fiziksel karıştırma ile mikrodalga yöntemleri karşılaştırıldığında, oda koşullarında 3 günde üretilen inklüzyon kompleksinin, mikrodalga koşullarında 90 saniyede oluşturulduğu görülmüştür. Çalışmanın bir sonraki aşamasında, mikrodalga yöntemiyle üretilen melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksi vakum altında kurutularak katı hale getirilmiştir. Bu katı inklüzyon kompleksinin fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), 1H ve 13C nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (1H ve 13C NMR) ve X ışını kırınımı (XRD) analizleri ile karakterizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Sonuç olarak, melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksinin varlığı kanıtlanmıştır. Ayrıca, melatoninin siklodekstrin boşluğuna yapının geniş kısmından girdiği ve hidrofobik etkileşimlerin komplekste etkili olduğu görülmüştür. İnklüzyon kompleksinin yükleneceği doku iskelesi, ağırlıkça %2'lik kitosan çözeltilerinden dondurarak-kurutma yöntemiyle hazırlanmıştır. Melatonin ve melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksleri emdirme yoluyla kitosan doku iskelelerine yüklenmiş ve fosfat tampon çözeltilerinde in vitro salım gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, melatonin ve melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksleri iskelelere sırasıyla 1.53±0.21 ve 2.58±0.01 mg yüklendiği ve ortama ilk 5 saatte sırasıyla 1.08 ve 2.16 mg melatoninin salındığı hesaplanmıştır. İnklüzyon kompleksi kullanıldığında, salınan melatonin miktarının daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Çalışmanın son aşamasında, melatonin ve melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksinin insan osteosarkom kemik kanser hücreleri (MG-63) üzerindeki sitotoksik etkisi incelenmiştir. Hücrelerin canlılığı ve çoğalması MTT (3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazolyum bromür) analiziyle ve hücre morfolojileri optik mikroskop görüntüleriyle değerlendirilmiştir. Melatonin ve melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksinin hücre döngüsü üzerindeki etkileri akış sitometrisi ile belirlenmiştir. Sonuç olarak; inklüzyon kompleksinin ilk günden itibaren 3 gün boyunca hücreler üzerinde apoptotik etkilere neden olduğu görülmüştür. Akış sitometrisi ile yapılan 24 saatlik çalışma sonucunda, melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksinin MG-63 hücrelerinin çoğalmasını G0/G1 hücre döngü fazında inhibe ettiği belirlenmiştir. Sonuç olarak, melatonin/HPβCD inklüzyon kompleksi yüklü kitosan doku iskelelerinin insan osteosarkom hastalığının uzun süreli tedavisinde kullanılabilecek bir sistem olduğu düşünülmüştür. Anahtar kelimeler: Osteosarkom, melatonin, HPβCD, inklüzyon kompleksi, kitosan doku iskelesi, ilaç salımı.