Tıbbi cihaz uygulamalarına bağlı olarak gelişen biyofilm bazlı osteomiyelit tedavisi için polimerik ilaç taşıyıcı sistemlerin formülasyonu ve değerlendirilmesi

Abstract

Tıbbi cihaz uygulamalarına bağlı olarak gelişen biyofilm bazlı osteomiyelitte (BBMCKO), biyofilm kullanılan antibiyotiklere karşı yüksek oranda direnç göstermekte ve antibiyotiğin enfekte olan dokuya yetersiz veya gecikmiş penetrasyonuna neden olarak tedaviyi daha da zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, BBMCKO'nun tedavisi için, cerrahi bir girişim gerektirmeksizin bölgeye direkt enjeksiyon ile uygulanabilecek, bölgede oluşmuş olan biyofilmi kırarak enfeksiyonu tedavi için uzun süreli tedavi dozunda antibiyotik konsantrasyonunu sağlayabilecek ilaç taşıyıcı sistemlere ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında, düşük, orta ve yüksek olmak üzere üç farklı molekül ağırlığındaki biyouyumlu-biyoparçalanır özellikteki polikaprolakton (PCL) polimeri kullanılarak, metisilin rezistan Staphylococcus aureus enfeksiyonlarının tedavisinde birinci sırada tercih edilen antibiyotik olan vankomisin hidroklorürü (VA) içeren ve kontrollü salımını sağlayacak mikroküreleri hazırlanmış, gamma radyasyon ile sterilize edilmiş ve sterilizasyon öncesi ve sonrası mikrokürelerin üretim verimi, partikül büyüklüğü, yüzey morfolojisi, VA yükleme etkinliği, in vitro VA salım profilleri ve yapısal özellikleri açısından in vitro karakterizasyonları yapılmıştır. Bu çalışmalar sonrasında, VA yüklü PCL mikroküreleri ve serbest halde, antibiyofilm aktivitesi olduğu bildirilen enzim yapıdaki serratiopeptidaz (SP) ile VA'yı içeren termosensitif kitosan ve pluronik jel formülasyonları hazırlanmış, reolojik yönden ve in vitro VA ve SP salım profilleri açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca in vitro koşullarda biyofilm oluşturulmuş, jel formülasyonlarından antibiyofilm aktivitesi en yüksek olanı seçilerek in vivo pilot çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucu, BBMCKO'nun tedavisinde önemli bir basamak olan biyofilmin kırılması başarılmıştır.Anahtar Kelimeler: Vankomisin hidroklorür, serratiopeptidaz, biyofilm bazlı osteomyelit, PCL mikroküre, termosensitif jel, lokal ilaç taşınması

Medical device is a suitable substrate for bacteria in order to form biofilm which causes a high resistance to used antibiotics and slow or incomplete penetration of antibiotic to infected area, which makes the treatment of medical device-related (MDRO) osteomyelitis more difficult. Therefore, drug delivery system with direct injection to the infected site without surgery is required for the treatment of MDRO. Hence, breaking of biofilm and high antibiotic concentration which required for long term therapy could be provided. In this study vancomycin hydrochloride (VA) was encapsulated in low, medium and high molecular weight biocompatible-biodegradable polycaprolactone (PCL) polymer and is used to prepare VA encapsulated microspheres. After preparation of the microspheres are sterilized by gamma irradiation and before and after sterilization microspheres were characterized through particle size determination, encapsulation efficiency, surface morphology determinations, in vitro release studies, DSC thermograms and FT-IR spectrums. After these studies, thermosensitive chitosan and pluronic gels carrying serratiopeptidase (SP) enzyme, VA and VA loaded PCL microspheres were prepared and characterized through reological properties and in vitro VA and SP release properties. By the way, an in vitro biofilm model was developed and after the antibiofilm activity studies the most effective gel formulation was chosen for in vivo pilot studies. The results indicated that the biofilm, the most important part for the treatment of MDRO, is successfully broken by the chosen gel formulation.Key Words: Vancomycin hydrochloride, Serratiopeptidase, Biofilm based osteomyelitis, PCL microspheres, Thermosensitive gels, local drug delivery