60
parametreleri olarak 7 mL/saat, 0.8 mm iğne çapı ve oda sıcaklığında izopropanol banyosu seçilmiştir.
Tez çalışması kapsamında üretilen doku iskelelerinin morfolojik yapılarının belirlenebilmesi için SEM analizi, kimyasal yapılarının belirlenebilmesi için FTIR – ATR analizi ve su tutma kapasitelerinin belirlenebilmesi için şişme deneyleri yapılmıştır. SEM analizi sonucunda fiberin belirli bölgelerde fiziksel homojeniteyi kaybettiği ve FTIR – ATR sonucunda ise vankomisine ait karakteristik piklerin vankomisin yüklü ZIF – 8 nanokristallerde olmadığı görülmüştür. Deney sonuçları vankomisinin başarılı bir şekilde ZIF – 8’e enkapsüle edildiğini göstermektedir.
Şişme deneyler sonucunda farklı doku iskelesi gruplarının su tutabilme kapasiteleri hesaplanmıştır. Hastalıklı dokunun ve sağlıklı vücut pH’ının mimik edildiği çalışmalara; doku iskelesi içerisine yüklenmiş ZIF – 8 miktarının yükseldikçe şişme değerlerinde azalma meydana geldiği görülmüştür. Ek olarak fiziksel çapraz bağlayıcı ajan olarak kullanılan glioksalin kullanıldığı doku iskelelerinde, su tutma kapasitesinin pH’dan bağımsız olarak daha da azaldığı görülmüştür. Bunu nedeni doku iskelesinin içerisine enkapsüle edilmiş tüm materyaller, doku iskelesi içerisindeki boşlukları doldurmasıdır. Şişme değerlerinin düşük olması, kontrollü ilaç salım sistemleri için önem taşımaktadır.
%1, %5 ve çapraz bağlı %5 vankomisin yüklü ZIF – 8 içeren kitosan doku iskelelerinden pH duyarlı ilaç salım çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İlaç salım çalışmalarında blank çözeltiler olarak vankomisin içermeyen ZIF – 8 katkılı kitosan doku iskeleleri kullanılmıştır. İlaç salım deneyleri vücut pH değerinde (pH = 7,4) ve hastalıklı dokunun pH değerinde (pH = 5,4) gerçekleştirilmiştir.
Deney sonuçlarında glioksal ile çapraz bağlamanın kontrollü salım süresini arttırdığı, ZIF – 8’in pH = 7,4’deki stabilitesinin etkisiyle pH = 5,4’de ilaç salım oranın arttığı gözlemlenmiştir.
61
Üretilen doku iskelelerinin antibakteriyel özelliklerinin ve doku mühendisliği alanında kullanılabilirliğinin test edilmesi amacıyla antimikrobiyal aktivite deneyleri gerçekleştirmiştir. Antimikrobiyal aktivite deneyleri, yüzeye yapışan bakteri sayısının belirlenmesi, koloni sayımı ile antimikrobiyal aktivite ve SEM görüntüleri yardımı ile antimikrobiyal aktivite olmak üzere 3 farklı deney yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan tüm deneyler sonucunda antimikrobiyal aktivitenin en yüksek olduğu doku iskelesi grubu CHI-5%ZIF8/VAN doku iskelesi olarak belirlenmiştir.
62 KAYNAKLAR
Balagangadharan, K. Dhivya, S. Selvamurugan, N. 2017. Chitosan based nanofibers in bone tissue engineering. International Journal of Biological Macromolecules.
104; 1372–1382.
Bhattacharya, R. Kundu, B. Nandi, S.K. Basu, D. 2013. Systematic approach to treat chronic osteomyelitis through localized drug delivery system: Bench to bed side. Materials Science and Engineering C. 33; 3986–3993.
Bux, H. Chmelik, C. Krishna, R. Caro, J. 2010. Ethene/ethane Separation by the MOF Membrane ZIF – 8: Moleculer Correlation of Permation, Adsorption, Diffusion. Journal of Membrane Science. 369; 284-289
Chakoli, A.N. He, J.M. Huang, Y.D. 2018. Collagen/aminated MWCNTs Nonocomposites for Biomedical Applications. Materials Today Comminications. 15; 128-133
Chowdhuri, A.R. Das, B. Kumar, A. Tripathy, S. Roy, S. Sahu, S.K. 2017. One-pot synthesis of multifunctional nanoscale metal-organic frameworks as an effective antibacterial agent against multidrug-resistant Staphylococcus aureus.
Nanotechnology. 28; 095102.
Chung, M.F. Chia, W.T. Liu, H.Y. Hsiao, C.W. Hsiao, H.C. Yang, C.M. Sung, H.W.
2013. Inflammation-Induced Drug Release by using a pH-Responsive Gas-Generating HollowMicrosphere System for the Treatment of Osteomyelitis.
Advanced Healthcare Materials. 3; 1854–1861.
Demirtaş, T.T. Göz, E. Karakeçili, A. Gümüşderelioğlu, M. 2016. Combined delivery of PDGF-BB and BMP-6 for enhanced osteoblastic differentiation. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 27; 1–11.
Demirtaş, T.T. Irmak, G. Gümüşderelioǧlu, M. 2017. A bioprintable form of chitosan hydrogel for bone tissue engineering. Biofabrication. 9; 035003.
Domingue, G. William Costerton, Micheal J. Brown, R.W. 1996. Bacterial Doubling Time Modulates The Effects of Opsonisation and Available Iron Upon Interactions between Staphylococcus Aureus and Human Neutrophils. FEMS Immunology and Medical Microbiology 16; 223-228
Fortunati, E. Mattioli, S. Visai, L. Imbriani, M. Fierro, J.L.G. Kenny, J.M. Armentano, I. 2013. Combined effects of Ag nanoparticles and oxygen plasma treatment on PLGA morphological, chemical, and antibacterial properties.
Biomacromolecules. 14; 626–636.
Fu, C. Bai, H. Hu, Q. Gao, T. Bai, Y. 2017. Enhanced proliferation and osteogenic differentiation of MC3T3-E1 pre-osteoblasts on graphene oxide-impregnated PLGA gelatin nanocomposite fibrous membranes. RSC Advances. 7; 8886–
8897.
Galvaz-Lopez, R. Pena-Monje A., Antelo-Lorenzo, R. Guardia-Olmedo, J. Moliz, J.
Hernandez-Quero, J. Parra-Ruiz, J. 2014. Elution Kinetics, Antimicrobial
63
Activity, and Mechanical Properties of 11 Different Antibiotic Loaded Acrylic Bone Cement. Diagnostic Mircrobiology and Infectious Disease. 78; 70-74 Gao, X. Hai, X. Baigude, H. Guan, W. Liu, Z. 2016. Fabrication of functional hollow
microspheres constructed from MOF shells: Promising drug delivery systems with high loading capacity and targeted transport. Scientific Reports. 6.
García-González C.A., Barros, J. Rey-Rico, A. Redondo, P. Gómez-Amoza, J.L.
Concheiro, A. Alvarez-Lorenzo, C. Monteiro, F.J. 2017. Antimicrobial Properties and Osteogenicity of Vancomycin-Loaded Synthetic Scaffolds Obtained by Supercritical Foaming. ACS Applied Materials and Interfaces. 10;
3349–3360.
Gu, J. Huang, M. Liu, J. Li, Y. Zhao, W. Shi, J. 2012. Calcium doped mesoporous silica nanoparticles as efficient alendronate delivery vehicles. New Journal of Chemistry. 36; 1717–1720.
Inzana, J.A. Schwarz, E.M. Kates, S.L. Awad, H.A. 2016. Biomaterials approaches to treating implant-associated osteomyelitis. Biomaterials. 8; 58–71.
Izquierdo-Barba, I. Sánchez-Salcedo, S. Colilla, M. Feito, M.J. Ramírez-Santillán, C.
Portolés, M.T. Vallet-Regí, M. 2011. Inhibition of bacterial adhesion on biocompatible zwitterionic SBA-15 mesoporous materials. Acta Biomaterialia.
7; 2977–2985.
Keskin, S. Kizilel, S. 2011. Biomedical Applications of Metal Organic Frameworks.
Industrial and Engineering Chemistry Research, 50; 1799–1812.
Kohsari, I. Shariatinia, Z. Pourmortazavi, S.M. 2016. Antibacterial electrospun chitosan polyethylene oxide nanocomposite mats containing ZIF-8 nanoparticles.
International Journal of Biological Macromolecules. 91; 778–788.
Lou Gu, J. Shi, J.L. You, G.J. Xiong, L.M. Qian, S.X. Le Hua, Z. Chen, H.R. 2005.
Incorporation of highly dispersed gold nanoparticles into the pore channels of mesoporous silica thin films and their ultrafast nonlinear optical response.
Advanced Materials. 17; 557–560.
Malheiro, V.N. Caridade, S.G. Alves, N.M. Mano, J.F. 2010. New poly(εcaprolactone)/chitosan blend fibers for tissue engineering applications.
Acta Biomaterialia. 6; 418–428.
McKinlay, A.C., Morris, R.E., Horcajada, P., Férey, G., Gref, R., Couvreur, P., Serre, C. 2010. BioMOFs: Metal-organic frameworks for biological and medical applications. Angewandte Chemie - International Edition, 49; 6260–6266.
Nandi, S.K. Bandyopadhyay, S. Das, P. Samanta, I. Mukherjee, P. Roy, S. Kundu, B.
2016. Understanding osteomyelitis and its treatment through local drug delivery system. Biotechnology Advances. 34; 1305–1317.
Neves, S.C. Moreira Teixeira, L.S. Moroni, L. Reis, R.L. Van Blitterswijk, C.A. Alves, N.M. Karperien, M. Mano, J.F. 2011. Chitosan/Poly(e{open}-caprolactone) blend scaffolds for cartilage repair. Biomaterials. 32; 1068–1079.
Park, H. Park, K. Kim, D. 2006. Preparation and swelling behavior of chitosan-based superporous hydrogels for gastric retention application. Journal of Biomedical Materials Research - Part A. 76; 144–150.
64
Park, K.S. Ni, Z. Cote, A.P. Choi, J.Y. Huang, R. Uribe-Romo, F.J. Chae, H.K.
O’Keeffe, M. Yaghi, O.M. 2007. Exceptional chemical and thermal stability of zeolitic imidazolate frameworks. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103; 10186–10191.
Piras, A.M. Maisetta, G. Sandreschi, S. Gazzarri, M. Bartoli, C. Grassi, L. Esin, S.
Chiellini, F. Batoni, G. 2015. Chitosan nanoparticles loaded with the antimicrobial peptide temporin B exert a long-term antibacterial activity in vitro against clinical isolates of Staphylococcus epidermidis. Frontiers in Microbiology. 6.
Pu, H. Chiang, W. Maiti, B. Liao, Z. Ho, Y. Shim, M.S. Chuang, E. Xia, Y. Sung, H.
2014. Nanoparticles with Dual Responses to Oxidative Stress and Anti-Inflammatory Applications. ACSNano. 8; 1213-1221
Sun, C.Y. Qin, C. Wang, X.L. Yang, G.S. Shao, K.Z. Lan, Y.Q. Su, Z.M. Huang, P.
Wang, C.G. Wang, E.B. 2012. Zeolitic imidazolate framework-8 as efficient pH-sensitive drug delivery vehicle. Dalton Transactions. 41; 6906–6909.
Şahin, F. Topuz, B. Kalıpçılar, H. 2018. Synthesis of ZIF-7, ZIF-8, ZIF-67 and ZIF-L from recycled mother liquors. Microporous and Mesoporous Materials. 261;
259–267.
Tuzlakoglu, K. Alves, C.M. Mano, J.F. Reis, R.L. 2004. Production and characterization of chitosan fibers and 3-D fiber mesh scaffolds for tissue engineering applications. Macromolecular Bioscience. 4; 811–819.
Wang X. Lou,, T. Zhao, W. Song, G. 2016. Preparation of pure chitosan film using ternary solvents and its super absorbency. Carbohydrate Polymers. 153; 253–
257.
Wang, T. Liu, X. Zhu, Y. Cui, Z.D. Yang, X.J. Pan, H. Yeung, K.W.K. Wu, S. 2017.
Metal Ion Coordination Polymer-Capped pH-Triggered Drug Release System on Titania Nanotubes for Enhancing Self-antibacterial Capability of Ti Implants. ACS Biomaterials Science and Engineering. 3; 816–825.
Wu, T. Zhang, Q. Ren, W. Yi, X. Zhou, Z. Peng, X. Yu, X. Lang, M. 2013. Controlled release of gentamicin from gelatin/genipin reinforced beta-tricalcium phosphate scaffold for the treatment of osteomyelitis. Journal of Materials Chemistry B. 1; 3304–3313.
Yüksel, E. Karakeçili, A. 2014. Antibacterial activity on electrospun poly(lactide-co-glycolide) based membranes via Magainin II grafting. Materials Science and Engineering C. 45; 510–518.
Zheng, H. Zhang, Y. Liu, L. Wan, W. Guo, P. Nyström, A.M. Zou, X. 2016. One-pot Synthesis of Metal-Organic Frameworks with Encapsulated Target Molecules and Their Applications for Controlled Drug Delivery. Journal of the American Chemical Society. 138; 962–968.
Zhuang, J. Kuo, C.H. Chou, L.Y. Liu, D.Y. Weerapana, E. Tsung, C.K. 2014.
Optimized metalorganic-framework nanospheres for drug delivery: Evaluation of small-molecule encapsulation. ACS Nano. 8; 2812–2819.
65 EKLER
EK 1 Kalibrasyon Grafiği
EK 2 Kümülatif Salım Yüzdesinin Hesaplaması
EK 3 pH = 5.4 için 2 saatlik bakteri yapışma deneyi mikroorganizma derişimi (cfu/ml)
EK 4 pH = 7.4 için 2 saatlik bakteri yapışma deneyi mikroorganizma derişimi (cfu/ml)
EK 5 Yapışma Deneyi Koloni Sayımı Yapılan Agar Fotoğrafları
66 EK 1 Kalibrasyon Grafiği
EK 2 Kitosan % 1 ZIF – 8 İçeren Doku İskelesi İçin Okunan Absorbans Değerleri y = 24,623x
R² = 0,9998
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
Absorbans
vankomisin mg/ml
67 EK 2 Kümülatif Salım Yüzdesinin Hesaplaması
𝐵𝑒𝑙𝑖𝑟𝑙𝑒𝑛𝑒𝑛 𝑧𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑎𝑟𝑎𝑙𝚤ğ𝚤𝑛𝑑𝑎 𝑠𝑎𝑙𝚤𝑛𝑎𝑛 𝑖𝑙𝑎ç 𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝚤
𝐷𝑜𝑘𝑢 𝑖𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑠𝑖𝑛𝑑𝑒 𝑏𝑢𝑙𝑢𝑛𝑎𝑛 𝑡𝑜𝑝𝑙𝑎𝑚 𝑖𝑙𝑎ç 𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝚤 𝑥 100 𝑥 𝑁𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒 𝐻𝑎𝑐𝑚𝑖 Örnek Hesaplama
0,009341
0.0675 𝑥 100 𝑥 5 = % 66.19
68
EK 3 pH = 5.4 için 2 saatlik bakteri yapışma deneyi mikroorganizma derişimi (cfu/ml)
Örnek
Seyreltme Oranı (Kat)
10 100 1000
Kitosan ∅ ∅ 1290000
Kitosan % 1 ZIF ∅ ∅ 880000
Kitosan % 1 ZIF/VAN ∅ ∅ 740000
Kitosan % 5 ZIF ∅ ∅ 1340000
Kitosan % 5 ZIF/VAN ∅ 80000 90000
Kitosan % 5 ZIF/VAN Çapraz bağlı
8200 36000 30000
Kitosan/VAN 25100 39000 50000
∅ = Koloni sayımı yapılamayacak kadar çok
69
EK 4 pH = 7.4 için 2 saatlik bakteri yapışma deneyi mikroorganizma derişimi (cfu/ml)
Örnek
Seyreltme Oranı (Kat)
10 100 1000
Kitosan ∅ ∅ ∅
Kitosan % 1 ZIF ∅ ∅ 850000
Kitosan % 1 ZIF/VAN ∅ 12000 20000
Kitosan % 5 ZIF 9700 11000 20000
Kitosan % 5 ZIF/VAN ∅ 70000 110000
Kitosan % 5 ZIF/VAN Çapraz bağlı
5800 20000 40000
Kitosan/VAN ∅ 156000 300000
70
EK 5 Yapışma Deneyi Koloni Sayımı Yapılan Agar Fotoğrafları
CHI
CHI CHI-1%ZIF8
CHI-1%ZIF8
CHI-1%ZIF8/VAN
CHI-1%ZIF8/VAN CHI-5%ZIF8 CHI-5%ZIF8/VAN CHI-ZIF8_CL/VAN
CHI-5%ZIF8 CHI-5%ZIF8/VAN CHI-ZIF8_CL/VAN
pH= 5.4pH= 7.4