Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorEroğlu, İpek
dc.contributor.authorYaşacan, Merve
dc.date.accessioned2019-06-14T10:22:58Z
dc.date.issued2019-06-10
dc.date.submitted2019-05-30
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/7512
dc.description.abstractL-carnitine has attracted attention in the treatment of important problems of era such as obesity, diabetes and regional slimming in recent years due to its metabolic effects that increase fat loss and muscle building in metabolism. L-carnitine, whose main function is the transfer of long chain fatty acids to mitochondria for beta oxidation, is supplied to the body from two sources, both exogenous and endogenous. The most important sources of L-carnitine taken from food are red meat and dairy products. The increase in artificial feeding and mass production in the food sector causes the amount of L-carnitine taken into the body to be insufficient therefore obesity rates are increasing. For that reason, L-carnitine is often taken as a supplement by athletes and people who want to lose weight. However, based on its low bioavailability (14-18%), short half-life (30-60 minutes) and inability to be stored in the body L-carnitine, frequent dosing is required for its effective treatment. In addition, L-canitine has defined impurities in the European and American Pharmacopoeia Monographs. Since frequent and high dose administration of L-carnitine known to have impurities, may increase the toxic and side effects so the development of its controlled release systems is become a very important issue. The future of nanoparticular drug delivery systems as controlled release systems depend on metabolic level evaluation of the effects on cell as well as clarification of nanoparticle structure and targeting mechanism. Nanoliposomes which have lipid bilayers similar to cell membranes, have the ability to increase the penetration of the active substance. Due to their increased stability, controlled release properties, polymeric nanoparticles are the most commonly used efficient and reliable systems among the nanocarrier systems. For this purpose, L-carnitine loaded nanoliposome and PLGA nanoparticle formulations have prepared, formulations characterization (particle size (PS), polydispersity Index (PDI), zeta potential (ZP), morphology (SEM), percentage of encapsulation efficiency (EE%), molecular structure/thermal properties clarification (FTIR/ATR, TGA)) and stability studies have made within the scope of the thesis. For L-carnitine encapsulated nanoliposome (Lipo-carnitine) and L-carnitine encapsulated PLGA nanoparticle (Nano-carnitine) formulations; PS values are 97.88±2.96 nm and 250.90±6.15 nm; PDI values are 0.35±0.01 and 0.22±0.03; ZP values are 6.36±0.54 mV and -32.80±2.26 mV; EE% values are 14.26±3.52 and 21.93±4.17, respectively. Comparative in-vitro release studies of Lipo-carnitine, Nano-carnitine formulations and free solution of L-carnitine at the same concentration have performed by dialysis membrane method. While control solution (free L-carnitine) have terminated 90% of the concentration at the end of the 1st hour with immediate release; Lipo-carnitine and Nano-carnitine formulations have showed a delayed controlled release profile which has obtained from 2, 4, 6, 8 and 12 hours release points, after the immediate release effect observed at the end of the 1st hour (59.90% and 65.19%, respectively). Kinetic models (zero, first, Higuchi, Hixson Crowell) have applied to the release profiles, determination coefficients (r2) were found 0.8539 and 0.9167 respectively, and both formulations have found to be compatible with the “First Order” kinetic model. Following release studies, the effectiveness of formulations have evaluated by metabolomic studies and pathway analyzes on cardiac fibroblast cells in-vitro conditions. The number of mitochondria in cardiac fibroblasts is high due to the energy demand. Thus, L-carnitine plays a critical role in the metabolism of these cells, which derive most of their energy from fatty acid oxidation. Metabolites which are the components of intracellular metabolism, have dedected and their levels have quantified by snaphots in metabolomic studies. By comparing the results obtained from metabolomic studies, the effects of free L-carnitine and L-carnitine loaded nano-systems on amino acid, carbohydrate and lipid metabolisms have evaluated. In parallel with prolonged release of L-carnitine, the Lipo-carnitine and Nano-carnitine formulations have found to be effective on amino acid, carbohydrate and lipid metabolisms. Nano-carnitine has found to be the most effective formulation for increasing amino acid levels with polar side chains. Nano-carnitine formulation has found to be more effective compared to control and Lipo-carnitine groups, at citric acid, aconitic acid, succinic acid, fumaric acid, malic acid, oxaloacetic acid levels which are belong to tricarboxylic acid cycle (TCA). When a TCA component called α-ketoglutarate is present in the sufficient amount, it turns into glutamate and acts on the metabolic pathways of ornithine, arginine and proline aminoacids. For the level of α-ketoglutarate, a significant (p <0.05) decrease in the normalized peak area of Lipo-carnitine has observed (-1.321 ± 0.20) compared to all other groups. When the effects of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids have examined separately, Lipo-carnitine has found to be more effective than free L-carnitine and Nano-carnitine. As a result, nano-systems have prepared by prolonging the half-life of L-carnitine with long-term effect, reducing the side effects due to prevention of frequent use and increasing patient compliance, resulting in a more effective metabolomic profile change compared to the free L-carnitine group. Thus, innovative nano formulations have developed as an alternative to conventional preparations available on the market that enable cells to use substances effectively in metabolic functions instead of storing them when presence of excess amount in the media.tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER ÖZET i ABSTRACT iv TEŞEKKÜR vii İÇİNDEKİLER viii ŞEKİLLER DİZİNİ xii ÇİZELGELER DİZİNİ xiv SİMGELER VE KISALTMALAR xvi 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 5 2.1. İlaç Taşıyıcı Partiküler Sistemler 7 2.1.1. Mikrokapsüller 8 2.1.2. Mikroküreler 9 2.1.3. Nanopartiküller 9 2.1.3.1. Poli-laktik-ko-glikolik asit (PLGA) nanopartikülleri 10 2.1.3.1.1. PLGA'nın Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 10 2.1.3.1.2. PLGA Nanopartikül İlaç Taşıyıcı Sistemlerin Farmakokinetiği ve Biyodağılımı 12 2.1.3.1.3. PLGA Kapsülasyon Teknikleri 13 2.1.3.1.4. PLGA Üretim Teknikleri 13 2.1.3.1.4.1. Mikropartikül Oluşturma Yöntemleri 13 2.1.3.1.4.1.1. Emülsiyon Oluşturma-Çözücü Buharlaştırma Yöntemi 13 2.1.3.1.4.1.2. Faz Ayrıştırma Yöntemi 14 2.1.3.1.4.1.3. Püskürterek Kurutma Yöntemi 15 2.1.3.1.4.2. Nanopartikül Oluşturma Yöntemleri 15 2.1.3.1.4.3. Diyaliz 16 2.1.3.1.4.4. Süperkritik Sıvı Teknolojisi 16 2.1.3.2. Katı Lipit Nanopartiküller 17 2.1.3.2.1. Katı Lipit Nanopartiküllerin Hazırlanma Yöntemleri 17 2.1.3.2.1.1. Yüksek Basınçla Homojenizasyon 18 2.1.3.2.1.1.1. Sıcak Homojenizasyon 18 2.1.3.2.1.1.2. Soğuk Homojenizasyon 18 2.1.3.2.1.2. Mikroemülsiyon 18 2.1.3.2.1.3. Çözücü ile Çöktürme 18 2.2. Nanolipozomlar 19 2.2.1. Nanolipozomların Fiziksel Özellikleri 19 2.2.2. Nanolipozomların Sınıflandırılması ve Hazırlanması 21 2.2.2.1. Çok Tabaklı Nanolipozomlar 22 2.2.2.2. Büyük Tek Tabaklı Nanolipozomlar 22 2.2.2.3. Küçük Tek Tabaklı Nanolipozomlar 22 2.2.3. Nanolipozom Hücre Etki Mekanizmaları 23 2.3. L-karnitin Metabolizması ve Klinik Önemi 23 2.3.1. L-karnitin Biyokimyasal Yapısı, Farmakokinetik Özellikleri 25 2.3.2. Takviye Olarak L-karnitin: Gelecekteki Önemi 26 2.4. Omik Teknolojileri: Metabolomik ve Yolak Analizi Yaklaşımları 27 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 30 3.1. Kullanılan Maddeler ve Ekipman 30 3.2. Analitik Yöntem Validasyonu 32 3.2.1. Stok ve Standart Çözeltilerin Hazırlanması 33 3.2.2. Özgünlük 33 3.2.3. Doğrusallık 34 3.2.4. Doğruluk ve Geri Elde 34 3.2.5. Kesinlik/Ara Kesinlik 34 3.2.6. Tayin Alt Limiti (LOQ) ve Tespit Alt Limiti (LOD) 35 3.2.7. Stabilite 35 3.3. Formülasyonların Hazırlanması 35 3.3.1. Nanolipozom Formülasyonlarının Hazırlanması 35 3.3.2. Nanopartikül Formülasyonların Hazırlanması 37 3.3.2.1. Nanoçöktürme Yöntemi ile Nanopartiküllerin Hazırlanması 37 3.3.2.2. Çift Emülsiyon Oluşturma Yöntemi ile Nanopartiküllerin Hazırlanması 37 3.3.3. Nanolipozom/Nanopartikül Formülasyonlarının Karakterizasyon Çalışmaları 38 3.3.3.1. PB / ZP / PDI Analizi 39 3.3.3.2. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi 40 3.3.3.3. Termalgravimetrik Analiz 40 3.3.3.4. Taramalı Elektron Mikroskopisi 41 3.3.3.5. Enkapsülasyon Etkinliği 41 3.3.3.6. İn-vitro Salım Çalışmaları ve Kinetik Değerlendirmeler 42 3.3.3.7. Stabilite Çalışmaları 44 3.3.3.8. Hücre Kültürü Çalışmaları 44 3.3.3.9. Metabolomik/Yolak Analizi Çalışmaları: Gaz Kromatografisi/Kütle Spektrometresi 45 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 47 4.1. Analitik Yöntem Validasyonu 47 4.1.1. Özgünlük 47 4.1.2. Doğrusallık ve Aralık 49 4.1.3. Doğruluk 50 4.1.4. Kesinlik 50 4.1.5. Sağlamlık 52 4.1.6. LOQ ve LOD 56 4.1.7. Stabilite 57 4.2. Nanolipozomların ve Nanopartiküllerin PB / ZP ve PDI Analizi 57 4.3. Nanolipozom ve Nanopartiküllere Yüklenen L-karnitin'in Enkapsülasyon Etkinliği Sonuçları 63 4.4. FTIR/ATR Analizi Sonuçları 64 4.5. Termalgravimetrik Analiz Sonuçları 67 4.6. Taramalı Elektron Mikroskobu Analiz Sonuçları 69 4.7. İn-vitro Salım Analizi Sonuçları 70 4.8. Stabilite Sonuçları 72 4.9. Hücre Kültürü Protein Miktar Tayini Sonuçları 75 4.10. Metabolomik ve Yolak Analizi Sonuçları 75 4.10.1. GC-MS Temelli Metabolomik Analizi Sonuçları 75 4.10.2. Yolak Analizi Sonuçları 101 5. YORUM 105 6. KAYNAKLAR 111 ÖZGEÇMİŞ 119tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectL-karnitin
dc.subjectNanolipozom
dc.subjectPLGA nanopartikül
dc.subjectOmik teknolojileri
dc.subjectMetabolomik
dc.subject.lcshL-carnitine
dc.subject.lcshNanoliposome
dc.subject.lcshPLGA nanoparticles
dc.subject.lcshOmics technology
dc.subject.lcshMetabolomics
dc.titleL-Karnitin Yüklü Polimerik ve Lipit Bazlı Nanopartiküler Sistemlerin Hazırlanması ve İn-Vitro Değerlendirilmesitr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetL-karnitin, metabolizmada yağ yıkımını ve kas yapımını arttırıcı metabolik etkilerinden dolayı son yıllarda obezite, diyabet, bölgesel zayıflama gibi çağın önemli sorunlarının tedavisinde dikkat çekmektedir. Temel işlevi uzun zincirli yağ asitlerinin beta oksidasyona uğratılması için mitokondriye aktarılması olan L-karnitin, vücuda hem eksojen hem de endojen olarak iki kaynaktan sağlanmaktadır. Gıdalardan alınan L-karnitin'in en önemli kaynakları, kırmızı et ve süt ürünleridir. Gıda sektöründeki suni yemleme ve seri üretimin artışı, yiyeceklerle alınan L-karnitin’in vücuttaki miktarının yetersiz kalmasına sebep olmakta, buna bağlı olarak obezite oranları artmaktadır. Bu nedenle L-karnitin, sporcular ve kilo vermek isteyen kişiler tarafından sıklıkla takviye olarak alınmaktadır. Ancak, L-karnitin’in düşük biyoyararlanıma sahip olması (%14-18), vücutta depolanamaması ve yarılanma ömrünün kısa olması (30-60 dk) nedeniyle, etkin tedavi sağlanabilmesi için sık doz uygulama gerektirmektedir. Ayrıca, L-karnitin'in Avrupa ve Amerikan Farmakope Monograflarında tanımlı impüriteleri bulunmaktadır. Bu nedenle, içerisinde safsızlık varlığı bilinen L-karnitin'in yüksek miktarda ve sık aralıklarla uygulanması toksik ve yan etkileri arttıracağından, kontrollü salım sistemlerinin geliştirilmesi oldukça önem arz etmektedir. Kontrollü salım sistemleri olarak nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemlerin geleceği, nanopartikül yapısının ve hedefleme mekanizmasının aydınlatılmasının yanı sıra hücre üzerine etkilerinin metabolik düzeyde değerlendirilmesine bağlıdır. Nanolipozomlar; hücre membranına benzer lipit çift tabaka yapısında olup, etkin madde penetrasyonunu arttırma özelliğine sahiptirler. Polimerik nanopartiküller ise; kontrollü salım ve artırılmış stabilite özellikleri nedeniyle nanotaşıyıcı sistemler arasında en sık kullanılan etkin ve güvenilir sistemlerdir. Bu amaçla tez kapsamında; L-karnitin yüklü nanolipozom ve PLGA nanopartikül formülasyonları hazırlanmış, formülasyonların karakterizasyon (partikül boyutu (PB), polidispersite indeksi (PDI), zeta potansiyel (ZP), morfoloji (SEM), yüzde enkapsülasyon etkinliği (%EE), moleküler yapı/termal özellikler aydınlatma (FT-IR/ATR, TGA)) ve stabilite çalışmaları yapılmıştır. L-karnitin enkapsüle edilmiş nanolipozom (Lipo-karnitin) ve L-karnitin enkapsüle edilmiş PLGA nanopartikül (Nano-karnitin) formülasyonları için sırasıyla; PB değerleri 97.88±2.96 nm ve 250.90±6.15 nm; PDI değerleri 0.35±0.01 ve 0.22±0.03; ZP değerleri 6.36±0.54 mV ve -30.80±2.26 mV; %EE değerleri ise 14.26±3.52 ve 21.93±4.17 olarak bulunmuştur. Diyaliz membran yöntemiyle, Lipo-karnitin, Nano-karnitin formülasyonları ve L-karnitin'in aynı konsantrasyondaki serbest çözeltisiyle karşılaştırılmalı in-vitro salım çalışmaları yapılmıştır. Kontrol çözeltisi 1. saatin sonunda konsantrasyonun %90'ını ani salım ile sonlandırırken, hazırlanan her iki formülasyon için, 1. saatin sonunda gözlemlenen ani salım etkisinden (% 59.90 ve % 65.19) sonra, 2, 4, 6, 8 ve 12.saat salım noktalarından, geciktirilmiş bir kontrollü salım profili elde edilmiştir. Salım profillerine kinetik modeller (sıfırıncı derece, birinci derece, Higuchi, Hixson Crowell) uygulanmış, determinasyon katsayısı (r2) değerlerinin sırasıyla 0.8539 ve 0.9167 bulunduğu ve her iki formülasyonun da “Birinci Derece” kinetik modele uyum sağladığı tespit edilmiştir. Salım çalışmalarını takiben, in-vitro koşullarda kardiyak fibroblast hücreleri üzerinde formülasyonların etkinliği metabolomik çalışmalar ve yolak analizleri ile değerlendirilmiştir. Kardiyak fibroblastlarda yüksek enerji ihtiyacından dolayı mitokondri sayısı fazladır. Dolayısıyla L-karnitin, enerjilerinin çoğunu yağ asidi oksidasyonundan türeten bu hücrelerin metabolizması için, kritik bir rol oynamaktadır. Hücre içi metabolizma bileşenleri olan metabolitlerin belirlenebildiği ve düzeylerinin anlık görüntüsünün alınabildiği metabolomik çalışmalardan elde edilen sonuçlar kıyaslanarak serbest L-karnitin'in ve L-karnitin yüklü nano-sistemlerin amino asit, karbonhidrat ve lipit metabolizmaları üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. L-karnitin’in salım süresinin uzatılmasıyla paralel olarak, Lipo-karnitin ve Nano-karnitin formülasyonlarının, amino asit, karbonhidrat ve lipit metabolizmaları üzerinde etkili oldukları saptanmıştır. Polar yan zincire sahip amino asit düzeylerinin artışında en etkili formülasyonun Nano-karnitin olduğu belirlenmiştir. Sitrik Asit (SA) döngüsüne ait sitrik asit, akonitik asit, süksinik asit, fumarik asit, malik asit, okzaloasetik asit düzeylerinde Nano-karnitin formülasyonu, kontrol ve Lipo-karnitin gruplarına kıyasla daha etkili bulunmuştur. Yeterli miktarda bulunduğunda glutamata dönüşen ve bu bileşik üzerinden ornitin, arjinin ve prolin aminoasit metabolik yolakları üzerinde etkili olan SA döngüsü arabileşeni α-ketoglutarat için ise, Lipo-karnitin normalize edilmiş pik alanı değerinde bütün gruplara göre anlamlı (p<0.05) bir düşüş (-1.321±0.20) gözlenmiştir. Doymuş yağ asitleri ve doymamış yağ asitleri üzerine etkileri ayrı ayrı incelendiğinde ise, Lipo-karnitin'in, serbest L-karnitine ve Nano-karnitine kıyasla daha etkili olduğu saptanmıştır. Sonuç olarak, uzun süreli etki ile L-karnitin'in yarılanma ömrünün uzatıldığı, sık kullanımın önlenmesine bağlı olarak yan etkilerinin azaltıldığı ve hasta uyuncunun arttırıldığı nano-sistemler hazırlanmış, serbest L-karnitin grubuna kıyasla daha etkili bir metabolomik profil değişikliği sağlanmıştır. Böylece hücrelerin ortamda aşırı bulunan maddeleri depolamak yerine, bu maddeleri metabolik işlevlerde etkin olarak kullanmalarını sağlayacak ve piyasada bulunan konvansiyonel preparatlara alternatif olabilecek yenilikçi nano formülasyonlar geliştirilmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2019-06-14T10:22:58Z


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster