Kara havuç ekstresinin farklı tekniklerle enkapsülasyonu ve in vitro salım kinetiğinin belirlenmesi

Abstract

Antosiyaninler bitkilere mor, mavi, pembe rengini veren yüksek antioksidan özelliğe sahip flavanoidlerdir. Kara havuç bitkisine özgü koyu mor regi veren maddeler de yine antosiyaninlerdir. Antosiyaninlerin şimdiye kadar tanımlanmış birçok sağlığa faydalı biyolojik etkileri vardır. Ancak bu maddelerin ısı, ışık, metal iyonları, pH, ortamda şeker ve askorbik asit bulunması gibi çeşitli faktörlere duyarlı olmaları sebebiyle kullanımı çok kısıtlıdır. Ayrıca bu bileşiklerin biyoyararlanımı, vücuttaki düşük absorbsiyonları ve hızlı metabolizasyonu nedeniyle oldukça düşüktür. Bu çalışma kapsamında kara havuç antosiyaninlerin stabilitesinin ve biyoyararlanımının enkapsülasyon teknikleri ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca enkapsüle edilen kara havuç antosiyaninlerinin beyin tümörlerine karşı kullanım potansiyeli olduğundan teorik olarak kan beyin bariyerini geçebilmesi için ortalama 100 nm partikül boyutu hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda öncelike kara havuçtan antosiyanin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiş ve enkapsülasyon çalışmalarında bu ekstre model olarak kullanılmıştır. Enkapsülasyon için çift emülsiyon çözücü buharlaştırma ve niozom yöntemleri kullanılmış, en düşük partikül boyutlarının elde edildiği niozom yöntemi uygun bulunmuştur. Niozom yöntemi için 3 farklı parametre Merkezi Tümleşik Tasarım (CCD) deney tasarımı ile optimize edilmiş ve yaklaşık 130 nm partikül boyutuna sahip sonuç formülasyon belirlenmiştir. Seçilen niozom formülasyonunun karakterizasyonu yapılmış ve yaklaşık % 30 yükleme verimine sahip partiküllerin in vitro salım çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Son olarak sonuç formülasyonunun hücre kültüründe 7 farklı hücre hattında sitotoksik aktivitesi incelenmiş ve Neuro-2A beyin kanser hücre hattında sitotoksik aktivitesinin olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma kara havuç antosiyaninlerinin nanopartikül seviyesinde enkapsülasyonunun yapıldığı, enkapsülasyon yönteminin optimize edildiği ve elde edilen nanopartiküllerin beyin kanser hücre hattında incelendiği ilk çalışmadır.

Anthocyanins, that belong to the family of compounds known as flavonoids, are responsible for most of the red, blue, purple colors of plants and they have high antioxidant activities. The specific dark purple color of black carrot plant is also originating from anthocyanins. Anthocyanins have many identified health beneficial biological effects but they are sensitive to various factors such as heat, light, metal ions, pH, glucose and ascorbic acid present in the environment. In addition due to low absorption and fast metabolization in the body, bioavailability of these compounds are very low. In this thesis, stability and bioavailability of black carrot anthocyanins are intended to be improved via encapsulation techniques. Black carrot anthocyanins have a potential use in brain tumors. Therefore, the particle size of the encapsulated black carrot anthocyanins is targeted to 100 nm so that they can pass the blood brain barrier. For this purpose, firstly the extraction of the black carrot anthocyanins were carried out and the extract obtained was used in encapsulation studies. Double emulsion solvent evaporation and niosomes methods were used for encapsulation and the lowest particle sizes were obtained with niosomes.Three different parameters for niosome method were optimized with Central Composite Design (CCD) and the partical size of the final formulation obtained was about 130 nm. Selected niosome formulation was characterized and in vitro release studies were carried out with the particles having 30% loading efficiency. Finally, cytotoxic activities of the result formulations were determined in 7 different cell lines and it was found that on brain cancer cell line, Neuro-2A, particles showed high cytotoxic activity.This study is also the first detailed work for the encapsulation of black carrot anthocyanins at nanoparticle level, the optimization of the encapsulation method and the examination of the resulting nanoparticles on brain cancer cell line.