Epileptik mekanizmaya müdahale edecek nanoboyutta ilaç taşıyıcı sistem geliştirilmesi ve in vivo davranışının değerlendirilmesi

Abstract

Epilepsi tüm dünyada sık görülen nörolojik hastalıklardan birisidir. Beynin jeneralize veya fokal ani paroksismal reaksiyonu `epilepsi` olarak adlandırılmaktadır. Epilepsi üzerine pek çok araştırma yapılmaktadır. Bu araştırmalarda γ-aminobutirik asit (GABA) sentezinin inhibisyonu, salımının blokajı veya postsinaptik bir reaksiyonun konvülziyonları provoke ettiği saptanmıştır. Beynin sinir terminallerindeki GABA konsantrasyonlarında, febril konvülziyonlarda ve tedaviye dirençli hastalarda serebrospinal sıvıdaki GABA konsantrasyonunda azalma görülmüştür. Aynı zamanda GABA konsantrasyonun azalması ile konvülziyon, koma ve hatta ölüm gözlenebildiği bildirilmiştir.Epilepsi tedavisi için farklı yaklaşımlar bulunmakla birlikte en güncel teori olan GABA ile ilgili teoriye dayanarak, çalışmamızda özgün olarak ters emülsiyon polimerizasyonu yöntemi ile hazırlanan polimerik nanopartiküller (PNP) ve halosit nanotüpler (HNT) kullanılması ile GABA içeren, beyne hedeflendirilmiş, nanoboyutta, nontoksik, biyouyumlu, spesifitesi ve afinitesi yüksek formülasyonların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Hazırlanan sistemler üzerinde parçacık büyüklüğü ve dağılımı, zeta potansiyel, parçacık şekli ve yüzey özellikleri, fiziksel görünüş, termal, x-ışını kırınımı (XRD), infrared (IR), etkin madde miktar tayini analizleri yapılmıştır. Karakterizasyon ve in vitro salım çalışmaları ışığında seçilen formülasyonların kararlılık çalışmaları, in vitro sitotoksisite testleri ve in vivo hayvan deneyleri gerçekleştirilmiştir. Pentilentetrazol (PTZ) ile epileptik model oluşturulan sıçanlar üzerinde gerçekleştirilen in vivo hayvan deneylerinde, fosfat tamponu (pH 7.4) (PBS), GABA çözeltisi ya da GABA içeren PNP ve HNT formülasyonları deney gruplarına uygulanmıştır. Enjeksiyondan 4 saat sonra PTZ intraperitonal (i.p.) olarak uygulanarak konvülziyon oluşturulmuştur. 30 dk süresince sıçanlar gözlenmiş ve skorlama ile değerlendirme yapılmıştır. Gözlem süresi sonrasında sıçanların beyinleri çıkartılmış ve Stratum Corsatum doku örnekleri alınmış, homojenize edilmiş ve GABA düzeyi enzime bağlı immün analiz (ELISA) kiti yardımıyla belirlenmiştir. İzleme süresince elde edilen verilere göre, hazırlanan ilaç taşıyıcı sistemler ile toz GABA ve PBS karşılaştırıldığında latens süresi, konvülziyonların toplam zamanı ve şiddetli konvülziyon süreleri ve ölüm oranında anlamlı değişiklikler olduğu istatistiksel analizler ile gösterilmiştir. Enzim immün yöntemi analiz cihazı ile belirlenen GABA miktarlarının PNP-29 kodlu formülasyonda anlamlı düzeyde yükselme gösterdiği görülmüştür. Sonuç olarak, in vitro ve in vivo analiz sonuçlarına göre endojen bir bileşik olan GABA'nın beyne taşınmasını sağlayan ilaç taşıyıcı sistemlerin elde edildiği düşünülmüştür.

Epilepsy is one of the most common neurological diseases worldwide. Generalized or paroxysmal focal reaction of brain is called `epilepsy`. A number of study is being performed on epilepsy. In those studies, inhibition of γ-aminobutyric acid (GABA) synthesis, blockage of release or postsynaptic reaction were determined to provoke convulsions. Decrease in GABA concentrations was seen cerebrospinal fluid with GABA concentrations in brain nerve terminals, febrile convulsions and patients resistant to epilepsy treatment. It was also reported that convulsion, coma and even death can be observed by means of reduction in the concentration of GABA. Even though there are different approaches for the treatment of epilepsy, in this study incorporation of GABA into unique polymeric nanoparticles (PNP) prepared with reverse emulsion polymerization method and halloysite nanotubes (HNT) was aimed depending on the most recent theory related to GABA. In other words, development of brain-targeted, nanosized, nontoxic, biocompatible, highly specific and high affinity formulations was aimed by using unloaded/loaded PNP and HNT drug delivery systems.Characterization studies of formulations were performed by particle size and distribution, zeta potential, particle shape and surface properties, physical appearance, thermal, x-ray diffraction (XRD), infrared (IR), determination of the amount of active agent analyses. In vitro cytotoxicity and in vivo animal studies were performed on formulations selected considering characterization and in vitro analyses results.In the in vivo studies achieved on epileptic rat induced by pentylenetetrazole (PTZ), phosphate buffer (pH 7.4) (PBS), GABA and PNP and HNT formulations containing GABA were applied on experimental groups. After 4 hours of injections, PTZ was injected intraperitoneally (i.p.) and convulsions were generated. Rats were monitored for 30 minutes and were evaluated by scoring. After this monitorization period, brains were removed and Stratum Corsatum were isolated, homogenized and GABA levels were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit.According to the data obtained from the comparison of drug delivery systems prepared with GABA and PBS, significant changes in latency, total convulsion period, severe convulsion period and mortality of rats were demonstrated by statistical analyses. Amount of GABA analyzed by enzyme immune assay analyzer was increased considerably for PNP-29. As a result, drug delivery systems ensuring transportation of the endogen compound GABA to the brain could be prepared regarding in vitro and in vivo analyses results.