Biyomedikal uygulamalar için kitosan esaslı hidrojellerin geliştirilmesi

Abstract

Kitosan dünyada selülozdan sonra en bol bulunan kitinden üretilen çok yönlübir biyopolimerdir. Kitin kabuklu deniz canlılarında, böceklerde ve mantarlardabulunur. Kitosan, biyobozunurluğu, antimikrobiyal, antifungal vb. özelliklerinedeniyle biyomedikal uygulamalarda kullanılabilmektedir. Kitosan toksik olmayan,biyolojik olarak uyumlu, biyobozunur ve antimikrobiyal bir polimerdir. Kitosanpolimeri ilaç salınım sistemlerinde, hücre salınım sistemlerinde ve ortopedi, yaraiyileşmesi, oftalmoloji, ilaç ve kemik iyileşmesinde kullanılır. Kitosan, ilaç salınımsistemlerinde, hidrojellerde ve yara örtülerinde geniş bir uygulama alanına sahiptir.Hücre çoğalmasını ve `histoarchitectural` doku organizasyonunu uyarır. Kitosan yaraiyileşmesinde esasen biyolojik uyumluluğu, biyolojik bozunabilirliği, antimikrobiyalyapısı ve ayrıca bakteriyostatik ve mantar özelliklerine bağlı olarak yardımcı olur.Kitosanın biyouyumluluk özelliğinden yararlanarak implantasyon, enjeksiyon veyatopikal göz uygulamaları gibi çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır.Kitosan filminin, sargı olarak kullanıldığı, sağlam, strese dayanıklı, esnek, esnek veesnek olması gerektiği ve sargı değişiklikleri sırasında herhangi bir travma olmadanyaraya uygulanması ve çıkarılmasının kolay olduğu saptanmıştır.Bu tez çalışmasında kitosan esaslı hidrojellerin elde edilmesi amacıyla ortamolekül ağırlıklı kitosana çeşitli modifikasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir.Öncelikle, serbest amin gruplarının korunması için kitosan fitalik anhidrit ile modifiyeedilerek ftaloil kitosan elde edildi. Bir sonraki adımda, poli(etilen glikol) gruplarınınkitosanın hidroksil özellikleri ile birleştirilmesi ve amin gruplarının daha sonrakullanılabilmesi için hidroksil grupları üzerine `aşılama` işlemi gerçekleştirildi.Poli(etilen glikol) aşılanmasının ardından, korunmuş ftaloil grupları, amino gruplarınıreaktif formlarında tekrardan açığa çıkarılması için hidrazinlenme işlemigerçekleştirildi. Son adımda, PEG aşılanmış kitosanın yan zincirlerinde bulunan aminogruplarının tiyol-en ile reaktif hale getirilmiş merkapto gruplarının yerleştirilmesinigerçekleştirmek için NHS ile aktive edilmiş 3-merkaptopropiyonik asit ile konjügeedilerek kitosan esaslı hidrojeller hazırlandı. Hazırlanan hidrojellerin özelliklerikarakterize edildi.Malzemelerin karakterizasyonlaru FT-IR ve 1H NMR analizleri ile yapılmıştır.Tiyol ile modifiye edilmiş PEG aşılanmış kitosanın toplam sülfihidril içeriği ve tiyolile modifiye edilmiş PEG aşılanmış kitosanın toplam tiyol içeriği, Ellman'ın metodukullanılarak belirlendi.

Chitosan is a versatile biopolymer produced from the world's most abundantkit after cellulose. The chitin is found in shellfish, insects and fungi. Chitosan can beused in biomedical applications due to its biodegradability, antimicrobial andantifungal properties. Chitosan is a non-toxic, biocompatible, biodegradable andantimicrobial polymer. Chitosan polymer is used in drug release systems, cell releasesystems and orthopedics, wound healing, ophthalmology, medicine and bone healing.Chitosan has a wide range of applications in drug release systems, hydrogels andwound dressings. It stimulates cell proliferation and `histoarchitectural` tissueorganization. Chitosan helps in wound healing mainly due to its biocompatibility,biodegradability, antimicrobial structure as well as bacteriostatic and fungalproperties. The polycationic structure of the chitosan and the interaction between thepositively charged chitosan and the negatively charged cell wall lead to the leakage ofintracellular components and thus the death of the harmful organism. Utilizing thebiocompatibility of chitosan, it is used in various biomedical applications such asimplantation, injection or topical eye applications. It was found that the chitosan filmwas used as a dressing, it should be robust, stress resistant, flexible, flexible andflexible, and it was easy to apply and remove to the wound without any trauma duringwinding changes.In this thesis, in order to obtain chitosan-based hydrogels, various modificationprocesses were carried out in the middle molecular weight chitosan. Primarily,chitosan was modified with phthalic anhydride to protect the free amine groups andphthaloyl chitosan was obtained. In the next step, grafting process was carried out onthe hydroxyl groups to combine the poly(ethylene glycol) groups with the hydroxylproperties of the chitosan and the later use of the amine groups. Followingpoly(ethylene glycol) inoculation, hydrazination was carried out to restore protectedphthaloyl groups in their reactive forms in amino groups. In the last step, chitosanbased hydrogels were prepared by conjugation with NHS-activated 3-mercaptopropionic acid to carry out the introduction of thiol-en-reactive merkaptogroups of amino groups in the side chains of PEG grafted chitosan. Properties ofprepared hydrogels were characterized.Materials characterization was done by FT-IR and 1H NMR analysis. The totalsulfhydryl content of thiol-modified PEG grafted chitosan was and the total thiolcontent of thiol-modified PEG grafted chitosan was determined using Ellman'smethod.