Monodispers polistiren polimerik partiküllerin üretimi modifikasyonu ve fagositoz olayının incelenmesinde kullanılması

Abstract

ÖZET Sunulan bu çalışmada değişik boy (0.9-6.0 um) ve yüzey özelliklerinde polistiren (PS) bazlı eşboyutlu polimerik mikroküreler hazırlanmış ve bu mikrokürelerin kan hücreleri (nötrofil ve monositler) ve serbest doku makrofajları (peritonei ve akciğer) tarafından fagositozu incelenmiştir. Eşboyutlu PS mikroküreler faz dönüşüm yöntemiyle üretilmiştir. Daha sonra bu mikrokürelerin yüzeyleri değişik polimerik tabakalar veya biyolojik moleküller ile kaplanarak modifiye edilmiştir. Polimerik kaplamalar; polidimetil aminpetilmetakrilat, poliakrilik asit, polihidroksietilmetakrilat, polivinilalkol ve polietilenglikoldir. Yüzeylerin biyolojik modifikas yonu için fibronektin (Fn) ve albumin (BSA) kullanılmıştır. Fagositoz deneylerinde sağlıklı insanlardan alman kan örnekleri (kan hücreleri kaynağı olarak) ve sıçanlardan izole edilen peritonei ve akciğer makrofajları kullanılmıştır.Yapılan deneylerde elde edilen önemli sonuçlar şöyle özetlenebilir: Fagositoz çalışmaları için en uygun inkübasyon süresi 20 dakikadır. Mikroküre boyunun artmasıyla hem kan hücreleri hemde makrofaj fagositozu azalır. Kan hücreleri 4 um dan, makrofaj lar ise 6 umdan daha büyük partikülleri hemen hemen hiç fagosite edemezler. Bu çalışmada kullanılan en küçük boyuttaki (0.9 um çaplı) mikroküreler en fazla fagosite edilir.11 Bu mikroküreler için makrofaj fagositozu 50-70 mikroküre/hücre iken kan hücreleri fagositozu 30-40 civarındadır. Yüzey hidrofobisitesi arttırılarak kan hücreleri fagositozu arttıralabilir. Ancak yüzey hidrofobisitesi makrofaj fagositozunda aynı oranda etkin değildir. Hem kan hücreleri hemde makrofajlar için, yüzey yükü pozitif ise fagositoz artar, negatif ise azalır. Yüzeylerin kan elemanları ile etkileşim şekli fagositozu değiştirir. Hidrofilik ve inert mikroküreler (polivinilalkol kaplı PS gibi) hem kan hücreleri hemde makrofajlar tarafından daha az fagosite edilir. Polietilenglikol kaplama her iki hücre türü içinde fagositozu önemli oranda azaltır. Mikrokürelerin yüzeylerinin biyolojik modifikasyonu ile fagositozu önemli ölçüde değiştirilebilir. Kan hücreleri için fibronektin ile önemli oranda arttırılırken, albumin ile sıfıra düşürülebilir. Makrofaj fagositozunda da benzer etkiler vardır. Ancak, ibronektin etkisi kan hücreleri kadar fazla değildir. Yüzeye albumin ilavesi ile mikroküre fagositozu önemli oranda azalır, ancak sıfır olmaz.

Ill SUMMARY In this study, monosize polystyrene based polymeric microspheres with different sizes (0.9 - 6.0 um) and with different surface properties were produced, and their phagocytosis by blood cells (neutrophils and monocytes) and free tissue macrophages (peritoneal and lungs) were investigated. Monosize PS microspheres were produced by a phase inversion process. Their surfaces were then modified by coating with different polymeric layers and with adsorption of biological molecules. Polymeric coatings were polydimetylaminoethylmethacrylate, polyacrylic acid, polyhydroxy ethylmethacrylate, polyvinylalcohol and polyethyleneglycol. For biological modification of surfaces, fibronectin and albumin were used. Blood samples (as a source of blood cells) taken from healthy volenteers and macrophages isolated from peritoneum and lungs of rats were used in the experiments. The results obtained in these studies can be summarized as follows: The best incubation time to study phagocytosis is 20 minutes. Phagocytosis both by blood cells and macrophages can be diminished by increasing the microsphere size. Microspheres larger than 4 um (for blood cells) and 6 um (for macrophages) cannot be phagocytosed easily.IV The maximum phagocytosis is observed for the microspheres with a diameter of 0.9 um. 50-70 microsphere per cell were phagocytosed by macrophages, while this value was 30-40 for blood cells. Phagocytosis by blood cells can be increased by increasing surface hydrophobicity of the microspheres. However, surface hydrophobicity is not that effective in the case of macrophages. Microspheres with positively charged surfaces are phagocytosed both by blood cells and macrophages much more than negatively charged ones. The interactions between the blood elements and the surfaces can change the phagocytosis. Phagocytosis of hydrophilic and inert microspheres (e.g., polyvinylalcohol coated PS) is low. Polyethyleneglycol coating significantly decreases the extent of phagocytosis. Phagocytosis can significantly be changed by biological modification of the surfaces. Phagocystosis by blood cells can be increased by using fibronectin. While it can be diminished to zero by using albumin. Similar effects are obtained in the case of macrophages. However, the effects of fibronectin is not that pronounced in this case. Albumin adsorption onto surfaces also decreases the phagocytosis, but not to zero.