ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Yara Örtü Uygulaması için çinko-oksit (ZnO) Nanopartiküllerinin heparinize PVA/Kitosan hidrojellerine yüklenmesi

•Download as PPTX, PDF•
•
N
Necla YÜCEL

Bu sunumda Khorasani ve ekibinin yapmış olduğu deneysel çalışma incelenmiştir. Sunulan çalışmada fonksiyonel bir yara örtüsü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Heparinize polivinil alkol (PVA) / kitosan (CS) / nano çinko oksidin (nZnO) hidrojellerde yara sargısı olarak kullanılmak üzere hazırlanmış ve örnekler kızılötesi spektrometre (FTIR), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, şişme oranı, su buharı iletim hızı, gözeneklerin büyüklüğü, hücre canlılığı ve anti-bakteriyel etkinlik gibi diğer özellikler de incelenmiştir. Ek olarak, heparin yüklemesi optimum örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Hazırlanmış olan polimerik hidrojellerin antibakteriyel özellikleri, nZnO içeriği arttıkça yaraları etkili bir şekilde koruduğu bulgusuna varılmıştır. Bu yüzden tasarlanan hidrojellerin yara örtüsü olarak kullanılabilir olduğu saptanmıştır. Daha detaylı bilgi için : Khorasani, M. T., Joorabloo, A., Moghaddam, A., Shamsi, H., & MansooriMoghadam, Z. (2018). Incorporation of ZnO nanoparticles into heparinised polyvinyl alcohol/chitosan hydrogels for wound dressing application. International journal of biological macromolecules, 114, 1203-1215.

1 of 33
Download to read offline
İstanbul Medeniyet Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Nanobilim ve Nanomühendislik A.B.D. Yara Örtü Uygulaması için ZnO Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi NBM 503 Nanobilim ve Nanomühendisliğe Giriş Dersin Hocası: Doç. Dr. Murat KAZANCI Hazırlayan ve Sunan: Necla YÜCEL
İÇİNDEKİLER • Giriş • Yöntem & Sonuç ve Tartışma • Hidrojellerin hazırlanması • Karakterizasyon • FTIR analizi • SEM analizi • TEM analizi • XRD • Gel içeriği • Şişme oranı • De-swelling (inme) çalışması • Su buharı geçiş oranı (WVTR) • Temas açısı ölçümü • Hücre Canlılığı- Cell viability • Anti-bakteriyel Özellikler • Conclusion
Etki Faktörü: 4.784 (2018) Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
Giriş • Yara örtüleri ameliyatlardan, kazalardan ve hastalıklardan sonra yaraları ve cildin zarar görmüş kısımlarını korumak için kullanılır. • İdeal bir yara-örtüsünün sahip olması gereken bazı özellikler: 1- nemli, uygun bir ortam sağlamalı; ağrıyı azaltmalı 2- yaralı bölgeyi mikroplara örneğin, bakteri, enfeksiyon, mantar vb. mikroorganizmalara karşı korumalı; 3- yara sıvılarını emmeli; 4-esnek olmalı, non-toksik olmalı, ayrıca biyouyumlu ve biyobozunur olmalı 5-Çıkarılırken yara dokusunu kaldırmamalı Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
Giriş (devamı) Hidrojel: Hidrojeller, %90-95 su içeren polimerlerden oluşur. Özelliği yüksek derecede bulunan yaranın akıntısını emer. Yaranın yüzeyine yapışmaz. Yara yüzeyinde serinletici bir etki yaratırlar. Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi Avantajları: • Yumuşatıcı özelliğine sahiptir, ağrıyı azaltır. • Yara yatağını nemlendirir. • Belirli düzeyde emilim sağlar. • Hidrojel yara sargısının diğer avantajları arasında kan, sıvılar ve vücudun dokularına temas ederken biyolojik uyumu vardır. Dezavantaj(ları): İkinci bir pansuman kullanımını gerektirir.
Yara pansumanlarının üretiminde özellikle hidrojel bazlı iskelelerde, biyouyumlu olma, toksisite eksikliği ve nispeten düşük fiyat nedeniyle PVA ve kitosan gibi biyopolimerler kullanılır. • Kitosan polimerinin, yara sargısındaki varlığı granülasyonu arttırdığı gibi enflamatuar hücrelerin de (polimorfonükleer lökositler, lenfositler ve makrofajlar dahil) işlevini hızlandırır. Fakat CS düşük mukavemete sahip olduğu için başka polimerler ile harmanlanıp kullanıma sunulmaktadır. • PVA doku mühendisliğinde ve kontrollü ilaç salımı gibi birçok uygulamaya sahip bir polimerdir. • PVA ve kitosan karışımı ile polarite ve moleküller arası bağlar oluşturma eğilimi nedeniyle uygun bir stabilite yakalanabilmektedir. • Heparin, in vivo çalışmalarda kılcal damar oluşumu, kollajen ve anjiyogenez nedeniyle yara iyileşme hızının artmasında etkili olması ayrıca yara sargılarının biyoaktivitesini/biyouyumluluğunu geliştirmek için • Yara pansumanlarında kullanılan farklı nanoparçacıklar arasında ZnO, yara yüzeyi üzerindeki Zn iyonunu serbest bırakarak keratinositleri arttıran ve yara iyileşme sürecini hızlandıran normal vücut hücreleri üzerinde zararlı etkileri olmayan, antibakteriyel, ucuz, toksik olmayan ve çevre dostu materyallerdir Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
Materyaller ve Yöntemler Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
PVA / kitosan / nZnO hidrojelinin hazırlanması 1. PVA çözeltisi hazırlanmıştır-> karıştırıcı içerisinde 10 gr PVA+100 mL dd. Su ; T= 90 oC ; t=1 saat 2. Kitosan çözeltisi hazırlanmıştır-> 2 gr kitosan+100 mL %1 (v/v) asetik asit sulu çözeltisi; T=oda sıcaklığı 3. PVA ve kitosan solüsyonları sırasıyla çeşitli ağırlık oranları ile bir araya getirilmiş ve polimerik çözeltilere, polimerin ağırlığına göre (%0, %0,5 ve %1 oranlarında) nZnO tozu eklenmiş ve karışım 1 saat boyunca karıştırılmıştır. 4. Polimerik solüsyonlar teflon kalıplara aktarılmış ve 22 saat boyunca -20 ° C’de bırakılmıştır. 5. Dondurulan jeller, 2 saat oda sıcaklığında tutulmuş ve bu şekilde dondurma ve çözülme işlemi 2 ve 4 döngü boyunca gerçekleştirilmiştir. 6. Porlu PVA/ kitosan/ nZnO elde etmek için 24 saat boyunca liyofilize edilmiştir. Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
PVA-chitosan-nZNO hydrogel Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi PVA kitosan Cross-linker nZnO 24 h, liyofilizasyon
Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi Heparinize hidrojellerin hazırlanması • 2 gr Heparin+100 mL fosfat buffer (PBS); T=RT ; çözündürülmüştür. • Hidrojel+Heparin--> Hidrojel numuneler+ heparin solüsyonu ; T= 37 °C; t=12h inkübasyon • Daha sonra, 24 h liyofilizasyon Hidrojel bileşenlerinin ağırlık oranları:
Analiz/Karakterizasyon İşlemleri ve DzԳç
Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi
FTIR analizi Sentezlenen hidrojellerin molekül yapısı FTIR spektrofotometresi ile 2 cm-1 çözünürlükte ve 650-4000 cm-1 dalga boyu aralığında kaydedilmiştir. (a) saf PVA, kitosan ve ZnO nanopartikülleri; (b) biyo-kompozit PVA / CS hidrojelleri; ve (c) ZnO nanoparçacıkları (F5: ağırlık olarak %0,5 nZnO, F9: ağırlık olarak %1 nZnO) O-H C-O C-O N-H C-N
Taramalı Elektron mikroskobu (SEM)
SEM analizi Hidrojellerin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu kullanılarak belirlenmiştir. (a-d) Sırasıyla F1-F4 formülasyonlarında 2 kez donma-çözülme döngüsü yapılarak hazırlanan PVA/CS hidrojelleri; (e-h) Sırasıyla F5-F8 formülasyonlarında 2 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS /% 0.5 nZnO biyonano-kompozit hidrojeller; (i-l) Sırasıyla F9-F12 formülasyonlannda 2 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS /% 1 nZnO biyonano-kompozit hidrojeller ve; (m – p) Sırasıyla F13- F16 formülasyonlarında 4 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS hidrojelleri. Tüm görüntüler 1000X büyütme oranındadır.
Geçirimli elektron mikroskobu (TEM)
TEM analizi Biyonano-kompozit hidrojellerin içindeki ZnO nanoparçacıklarının ortalama büyüklüğü ve şeklinin belirlenmesi, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. TEM sonuçlarına göre nanoparçacıkların matris boyunca yeterli dağılım göstermiştir. Hidrojel sistemindeki ZnO nanoparçacıklarının varlığını doğrulamak için, PVA/Kitosan/nZnO biyonano- kompozitleri üzerinde EDX çalışması yapılmıştır
X-Işını Difraktometrisi (XRD)
XRD analizi XRD analizi örneklerin yapısındaki kimyasal değişiklikleri incelemek için yapılmıştır. Bütün örneklerin ölçümü 5° ve 70° 2θ açıları arasında 1 s/step aralıklarla yapılmıştır ve step size 1.2°/dak’ dır. Saf nZnO ve biyonano-kompozit hidrojeller için X ışını kırınım şablonları ZnO için farklı kristallik durumlarını temsil eden 31.7°, 34.5°, 36.3°, 47.7 ° ve 56.7 ° 'ye ait ve 2Θ’ya eşit 5 pik gösterilmiştir. Scherrer denklemine göre, ZnO nanopartiküllerinin ortalama boyutu 18.1 nm olarak hesaplanmıştır. Çalışılan tüm hidrojel numuneleri, hidrojel oluşturucu polimerlerin yarı kristalli haliyle ilişkili, 19.8 ° 'ye eşit 2θ'da karakteristik bir kırınım zirvesine sahiptir. F7 ve F11 formülasyonlarına nZnO ekleyerek ve donma-çözülme döngülerini artıran F15 formülasyonunda karakteristik pik yoğunluğunun arttığı görülmekte [Zhang ve diğ., 2015, Noshirvani ve diğ., 2017] ve bu da kristallik miktarında bir artışa işaret etmektedir.
Jel içeriği (a) Jel içeriği (%) • jel içeriği %60 ile %87 arasında değiştiği görülmektedir. PVA oranı hidrojel yapısında arttıkça, jel içeriği de artarken, hidrojel yapısında kitosan oranı arttıkça, jel içeriği azalır. • Donma-çözülme döngüsü sayısı arttıkça, jel içeriği artar. Hidrojel yapısının oluşumu için daha fazla zaman sağlanması nedeniyle, polimer zincirlerinin çapraz bağlanmasına katılmayan bileşenlerin oranı azalır ve bileşenler arasındaki etkileşim artar, böylece jel içeriği artar.
Swelling- Şişme
Şişme Oranı • Şişme oranı ise 5.8 ile 9.3 arasındadır. • Hidrojellerin yapısındaki PVA miktarını artırarak, bu maddenin yüksek hidrofilikliğinden dolayı şişme oranı artar. • Ayrıca CS artışı ile hidrojel yapısı gevşetilir ve makromoleküler zincirler kolayca genişletilebilir. • Hidrojellerdeki nZnO miktarının arttırılması şişme oranını arttırır. (b) şişme oranı;
Swelling & Deswelling
Deswelling Oranı • Tüm hidrojel örnekleri için deswelling oranı %87–92 aralığındadır ve nZnO arttıkça veya donma-çözülme döngüleri değiştikçe, deswelling yüzdesinde anlamlı bir değişiklik meydana gelmemiştir. • Bununla birlikte, hidrojel sistemlerinde artan PVA ile deswelling oranı daha da azalır, bunun nedeni, polimer zincirlerinin artan PVA seviyelerine daha güçlü bağlanmasıdır.
Su Buharı Geçirgenliği Yara sargısındaki su buharı geçirgenliği olması, yara örtüsünün kolaylıkla yaradan ayrılabilmesini sağlamaktadır çünkü örtü ve yara arasındaki nemli ara yüzey, örtünün yaraya yapışmasını engeller.
Su Buharı Geçirgenliği • Normal cilt için WVTR, birinci derece yanık cilt ve granül yara değerinin sırasıyla 200, 300 ve 5000 g/m2.gün ‘dür. • Hidrojel sistemlerinde WVTR 2200-4550 g/m2.gün aralığındadır. nZnO eklendiğinde, su buharı geçirgenliği azalır. (c) Farklı formülasyonlardaki biyonano-kompozit hidrojellerin WVTR'si.
Hazırlanan hidrojeller üzerinde yapılan testlerin sonuçlarına göre, F3, F7, F10, F11 ve F15 formülasyonları optimum olanlar olarak seçildi. Bu formülasyonlar maksimum jel içeriğine, optimal şişme oranına, ve optimal WVTR'ye sahiptir.
Temas açısı Adhezyon > Kohezyon Islatan sıvı Kohezyon > Adhezyon Islatmayan sıvı Temas açısı, yüzeyin ıslatma karakteristiklerinin bir ölçüsü olduğuna göre 90o’den daha az temas açısına sahip bir yüzeye hidrofilik veya ıslatmış yüzey, temas açısı 90o veya daha yüksek bir yüzey ise hidrofobik veya ıslatmamış yüzey denir.
Temas açısı analizi • nZnO içermeyen hidrojel örneklerinde, hidrojeller iki donma-çözülme döngüsü ile sağlandığı zaman, su damlası hemen temas açısı testindeki hidrojele nüfuz eder ve temas açısının ölçülmesini imkansız hale getirmiştir. Donma-çözülme döngülerinin sayısını 2'den 4'e (F14 ve F15 formülasyonları) arttırıp hidrojel sistemine (F10, F7 ve F11 formülasyonları) ağırlıkça %0.5 ve %1 ZnO nanoparçacıkları ekleyendiğinde temas açısı artmıştır. nZnO eklenmesi hidrofobikliğin artmasına neden olur ve bu yüzden yüzeyin suyu absorbe etme eğiliminde azalma ve temas açısının artmasına neden olmaktadır [Morgado ve diğ., 2014]. Ek olarak, donma-çözülme döngülerinin sayısının arttırılması, hidrojelin bileşenleri arasında daha güçlü bağlar oluşturur, yüzeyde mevcut boşlukları azaltır ve yüzeyin suyu absorbe etme eğiliminde azalma ve temas açısını arttırma ile sonuçlanan kristalliği arttırır.
Hücre Canlılığı Testi Tüm hidrojel numunelerinin, fare fibroblast hücreleri (L-929) ile temas ettiğinde, 24 ile 48 saat içerisinde toksisite olmadığını göstermiştir. • 24 saat sonra, hücre canlılığı %73-89 (kontrol örneği %100 kabul edilmiştir) aralığında olduğu görülmüştür. • Tüm numunelerin hücre canlılığı %80'in üzerine ulaşmıştır. Testin sonucunda, sentezlenen hidrojellerin tamamen biyo- uyumlu olduğu anlaşılmıştır.
Antibakteriyel Özellik Biyonano-kompozitlerin antibakteriyel aktivitesi, E. coli ve S. aureus kullanılarak disk difüzyon yöntemi ile değerlendirilmiştir. Bu bakteriler ciltte ve vücudun diğer yumuşak dokularında ciddi enfeksiyonlara neden olabilir ve akut ve kronik yara iyileşmesi sürecini geciktirebilir. • Buna göre, nZnO içeren hidrojel numuneleri önemli antibakteriyel özellikler gösterirken, nZnO içermeyen numuneler küçük antibakteriyel aktiviteye sahiptir. • Nanopartiküller arttıkça, inhibisyon zonu da artar ve en yüksek inhibisyon zonu, S. aureus numunelerinde gözlenir, bunun nedeni, sözü edilen bakterilerde hücre duvarı yapısındaki farktır.
Sonuç olarak • Yukarıdaki sonuçlar göz önüne alındığında, PVA/CS/nZnO/ Heparin hidrojel biyonano-kompozitler, yaranın yüzeyini dehidrasyon ve eksüda birikimine karşı etkili bir şekilde koruyabilir ve bakteri büyümesini ve enfeksiyonlarını önlerken, yara iyileşme sürecindeki performansını da hızlandırır.
Dinlediğiniz için Teşekkürler . . .

More Related Content

Yara Örtü Uygulaması için çinko-oksit (ZnO) Nanopartiküllerinin heparinize PVA/Kitosan hidrojellerine yüklenmesi

  • 1. İstanbul Medeniyet Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Nanobilim ve Nanomühendislik A.B.D. Yara Örtü Uygulaması için ZnO Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi NBM 503 Nanobilim ve Nanomühendisliğe Giriş Dersin Hocası: Doç. Dr. Murat KAZANCI Hazırlayan ve Sunan: Necla YÜCEL
  • 2. İÇİNDEKİLER • Giriş • Yöntem & Sonuç ve Tartışma • Hidrojellerin hazırlanması • Karakterizasyon • FTIR analizi • SEM analizi • TEM analizi • XRD • Gel içeriği • Şişme oranı • De-swelling (inme) çalışması • Su buharı geçiş oranı (WVTR) • Temas açısı ölçümü • Hücre Canlılığı- Cell viability • Anti-bakteriyel Özellikler • Conclusion
  • 3. Etki Faktörü: 4.784 (2018) Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
  • 4. Giriş • Yara örtüleri ameliyatlardan, kazalardan ve hastalıklardan sonra yaraları ve cildin zarar görmüş kısımlarını korumak için kullanılır. • İdeal bir yara-örtüsünün sahip olması gereken bazı özellikler: 1- nemli, uygun bir ortam sağlamalı; ağrıyı azaltmalı 2- yaralı bölgeyi mikroplara örneğin, bakteri, enfeksiyon, mantar vb. mikroorganizmalara karşı korumalı; 3- yara sıvılarını emmeli; 4-esnek olmalı, non-toksik olmalı, ayrıca biyouyumlu ve biyobozunur olmalı 5-Çıkarılırken yara dokusunu kaldırmamalı Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
  • 5. Giriş (devamı) Hidrojel: Hidrojeller, %90-95 su içeren polimerlerden oluşur. Özelliği yüksek derecede bulunan yaranın akıntısını emer. Yaranın yüzeyine yapışmaz. Yara yüzeyinde serinletici bir etki yaratırlar. Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi Avantajları: • Yumuşatıcı özelliğine sahiptir, ağrıyı azaltır. • Yara yatağını nemlendirir. • Belirli düzeyde emilim sağlar. • Hidrojel yara sargısının diğer avantajları arasında kan, sıvılar ve vücudun dokularına temas ederken biyolojik uyumu vardır. Dezavantaj(ları): İkinci bir pansuman kullanımını gerektirir.
  • 6. Yara pansumanlarının üretiminde özellikle hidrojel bazlı iskelelerde, biyouyumlu olma, toksisite eksikliği ve nispeten düşük fiyat nedeniyle PVA ve kitosan gibi biyopolimerler kullanılır. • Kitosan polimerinin, yara sargısındaki varlığı granülasyonu arttırdığı gibi enflamatuar hücrelerin de (polimorfonükleer lökositler, lenfositler ve makrofajlar dahil) işlevini hızlandırır. Fakat CS düşük mukavemete sahip olduğu için başka polimerler ile harmanlanıp kullanıma sunulmaktadır. • PVA doku mühendisliğinde ve kontrollü ilaç salımı gibi birçok uygulamaya sahip bir polimerdir. • PVA ve kitosan karışımı ile polarite ve moleküller arası bağlar oluşturma eğilimi nedeniyle uygun bir stabilite yakalanabilmektedir. • Heparin, in vivo çalışmalarda kılcal damar oluşumu, kollajen ve anjiyogenez nedeniyle yara iyileşme hızının artmasında etkili olması ayrıca yara sargılarının biyoaktivitesini/biyouyumluluğunu geliştirmek için • Yara pansumanlarında kullanılan farklı nanoparçacıklar arasında ZnO, yara yüzeyi üzerindeki Zn iyonunu serbest bırakarak keratinositleri arttıran ve yara iyileşme sürecini hızlandıran normal vücut hücreleri üzerinde zararlı etkileri olmayan, antibakteriyel, ucuz, toksik olmayan ve çevre dostu materyallerdir Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
  • 7. Materyaller ve Yöntemler Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
  • 8. PVA / kitosan / nZnO hidrojelinin hazırlanması 1. PVA çözeltisi hazırlanmıştır-> karıştırıcı içerisinde 10 gr PVA+100 mL dd. Su ; T= 90 oC ; t=1 saat 2. Kitosan çözeltisi hazırlanmıştır-> 2 gr kitosan+100 mL %1 (v/v) asetik asit sulu çözeltisi; T=oda sıcaklığı 3. PVA ve kitosan solüsyonları sırasıyla çeşitli ağırlık oranları ile bir araya getirilmiş ve polimerik çözeltilere, polimerin ağırlığına göre (%0, %0,5 ve %1 oranlarında) nZnO tozu eklenmiş ve karışım 1 saat boyunca karıştırılmıştır. 4. Polimerik solüsyonlar teflon kalıplara aktarılmış ve 22 saat boyunca -20 ° C’de bırakılmıştır. 5. Dondurulan jeller, 2 saat oda sıcaklığında tutulmuş ve bu şekilde dondurma ve çözülme işlemi 2 ve 4 döngü boyunca gerçekleştirilmiştir. 6. Porlu PVA/ kitosan/ nZnO elde etmek için 24 saat boyunca liyofilize edilmiştir. Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi
  • 9. PVA-chitosan-nZNO hydrogel Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi PVA kitosan Cross-linker nZnO 24 h, liyofilizasyon
  • 10. Yara Örtü Uygulaması için Zno Nanopartiküllerin Heparinize Polivinilalkol/Kitosan Hidrojellerine Yüklenmesi Heparinize hidrojellerin hazırlanması • 2 gr Heparin+100 mL fosfat buffer (PBS); T=RT ; çözündürülmüştür. • Hidrojel+Heparin--> Hidrojel numuneler+ heparin solüsyonu ; T= 37 °C; t=12h inkübasyon • Daha sonra, 24 h liyofilizasyon Hidrojel bileşenlerinin ağırlık oranları:
  • 12. Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi
  • 13. FTIR analizi Sentezlenen hidrojellerin molekül yapısı FTIR spektrofotometresi ile 2 cm-1 çözünürlükte ve 650-4000 cm-1 dalga boyu aralığında kaydedilmiştir. (a) saf PVA, kitosan ve ZnO nanopartikülleri; (b) biyo-kompozit PVA / CS hidrojelleri; ve (c) ZnO nanoparçacıkları (F5: ağırlık olarak %0,5 nZnO, F9: ağırlık olarak %1 nZnO) O-H C-O C-O N-H C-N
  • 15. SEM analizi Hidrojellerin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu kullanılarak belirlenmiştir. (a-d) Sırasıyla F1-F4 formülasyonlarında 2 kez donma-çözülme döngüsü yapılarak hazırlanan PVA/CS hidrojelleri; (e-h) Sırasıyla F5-F8 formülasyonlarında 2 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS /% 0.5 nZnO biyonano-kompozit hidrojeller; (i-l) Sırasıyla F9-F12 formülasyonlannda 2 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS /% 1 nZnO biyonano-kompozit hidrojeller ve; (m – p) Sırasıyla F13- F16 formülasyonlarında 4 kez donma-çözülme döngüsü ile hazırlanan PVA / CS hidrojelleri. Tüm görüntüler 1000X büyütme oranındadır.
  • 17. TEM analizi Biyonano-kompozit hidrojellerin içindeki ZnO nanoparçacıklarının ortalama büyüklüğü ve şeklinin belirlenmesi, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. TEM sonuçlarına göre nanoparçacıkların matris boyunca yeterli dağılım göstermiştir. Hidrojel sistemindeki ZnO nanoparçacıklarının varlığını doğrulamak için, PVA/Kitosan/nZnO biyonano- kompozitleri üzerinde EDX çalışması yapılmıştır
  • 19. XRD analizi XRD analizi örneklerin yapısındaki kimyasal değişiklikleri incelemek için yapılmıştır. Bütün örneklerin ölçümü 5° ve 70° 2θ açıları arasında 1 s/step aralıklarla yapılmıştır ve step size 1.2°/dak’ dır. Saf nZnO ve biyonano-kompozit hidrojeller için X ışını kırınım şablonları ZnO için farklı kristallik durumlarını temsil eden 31.7°, 34.5°, 36.3°, 47.7 ° ve 56.7 ° 'ye ait ve 2Θ’ya eşit 5 pik gösterilmiştir. Scherrer denklemine göre, ZnO nanopartiküllerinin ortalama boyutu 18.1 nm olarak hesaplanmıştır. Çalışılan tüm hidrojel numuneleri, hidrojel oluşturucu polimerlerin yarı kristalli haliyle ilişkili, 19.8 ° 'ye eşit 2θ'da karakteristik bir kırınım zirvesine sahiptir. F7 ve F11 formülasyonlarına nZnO ekleyerek ve donma-çözülme döngülerini artıran F15 formülasyonunda karakteristik pik yoğunluğunun arttığı görülmekte [Zhang ve diğ., 2015, Noshirvani ve diğ., 2017] ve bu da kristallik miktarında bir artışa işaret etmektedir.
  • 20. Jel içeriği (a) Jel içeriği (%) • jel içeriği %60 ile %87 arasında değiştiği görülmektedir. PVA oranı hidrojel yapısında arttıkça, jel içeriği de artarken, hidrojel yapısında kitosan oranı arttıkça, jel içeriği azalır. • Donma-çözülme döngüsü sayısı arttıkça, jel içeriği artar. Hidrojel yapısının oluşumu için daha fazla zaman sağlanması nedeniyle, polimer zincirlerinin çapraz bağlanmasına katılmayan bileşenlerin oranı azalır ve bileşenler arasındaki etkileşim artar, böylece jel içeriği artar.
  • 22. Şişme Oranı • Şişme oranı ise 5.8 ile 9.3 arasındadır. • Hidrojellerin yapısındaki PVA miktarını artırarak, bu maddenin yüksek hidrofilikliğinden dolayı şişme oranı artar. • Ayrıca CS artışı ile hidrojel yapısı gevşetilir ve makromoleküler zincirler kolayca genişletilebilir. • Hidrojellerdeki nZnO miktarının arttırılması şişme oranını arttırır. (b) şişme oranı;
  • 24. Deswelling Oranı • Tüm hidrojel örnekleri için deswelling oranı %87–92 aralığındadır ve nZnO arttıkça veya donma-çözülme döngüleri değiştikçe, deswelling yüzdesinde anlamlı bir değişiklik meydana gelmemiştir. • Bununla birlikte, hidrojel sistemlerinde artan PVA ile deswelling oranı daha da azalır, bunun nedeni, polimer zincirlerinin artan PVA seviyelerine daha güçlü bağlanmasıdır.
  • 25. Su Buharı Geçirgenliği Yara sargısındaki su buharı geçirgenliği olması, yara örtüsünün kolaylıkla yaradan ayrılabilmesini sağlamaktadır çünkü örtü ve yara arasındaki nemli ara yüzey, örtünün yaraya yapışmasını engeller.
  • 26. Su Buharı Geçirgenliği • Normal cilt için WVTR, birinci derece yanık cilt ve granül yara değerinin sırasıyla 200, 300 ve 5000 g/m2.gün ‘dür. • Hidrojel sistemlerinde WVTR 2200-4550 g/m2.gün aralığındadır. nZnO eklendiğinde, su buharı geçirgenliği azalır. (c) Farklı formülasyonlardaki biyonano-kompozit hidrojellerin WVTR'si.
  • 27. Hazırlanan hidrojeller üzerinde yapılan testlerin sonuçlarına göre, F3, F7, F10, F11 ve F15 formülasyonları optimum olanlar olarak seçildi. Bu formülasyonlar maksimum jel içeriğine, optimal şişme oranına, ve optimal WVTR'ye sahiptir.
  • 28. Temas açısı Adhezyon > Kohezyon Islatan sıvı Kohezyon > Adhezyon Islatmayan sıvı Temas açısı, yüzeyin ıslatma karakteristiklerinin bir ölçüsü olduğuna göre 90o’den daha az temas açısına sahip bir yüzeye hidrofilik veya ıslatmış yüzey, temas açısı 90o veya daha yüksek bir yüzey ise hidrofobik veya ıslatmamış yüzey denir.
  • 29. Temas açısı analizi • nZnO içermeyen hidrojel örneklerinde, hidrojeller iki donma-çözülme döngüsü ile sağlandığı zaman, su damlası hemen temas açısı testindeki hidrojele nüfuz eder ve temas açısının ölçülmesini imkansız hale getirmiştir. Donma-çözülme döngülerinin sayısını 2'den 4'e (F14 ve F15 formülasyonları) arttırıp hidrojel sistemine (F10, F7 ve F11 formülasyonları) ağırlıkça %0.5 ve %1 ZnO nanoparçacıkları ekleyendiğinde temas açısı artmıştır. nZnO eklenmesi hidrofobikliğin artmasına neden olur ve bu yüzden yüzeyin suyu absorbe etme eğiliminde azalma ve temas açısının artmasına neden olmaktadır [Morgado ve diğ., 2014]. Ek olarak, donma-çözülme döngülerinin sayısının arttırılması, hidrojelin bileşenleri arasında daha güçlü bağlar oluşturur, yüzeyde mevcut boşlukları azaltır ve yüzeyin suyu absorbe etme eğiliminde azalma ve temas açısını arttırma ile sonuçlanan kristalliği arttırır.
  • 30. Hücre Canlılığı Testi Tüm hidrojel numunelerinin, fare fibroblast hücreleri (L-929) ile temas ettiğinde, 24 ile 48 saat içerisinde toksisite olmadığını göstermiştir. • 24 saat sonra, hücre canlılığı %73-89 (kontrol örneği %100 kabul edilmiştir) aralığında olduğu görülmüştür. • Tüm numunelerin hücre canlılığı %80'in üzerine ulaşmıştır. Testin sonucunda, sentezlenen hidrojellerin tamamen biyo- uyumlu olduğu anlaşılmıştır.
  • 31. Antibakteriyel Özellik Biyonano-kompozitlerin antibakteriyel aktivitesi, E. coli ve S. aureus kullanılarak disk difüzyon yöntemi ile değerlendirilmiştir. Bu bakteriler ciltte ve vücudun diğer yumuşak dokularında ciddi enfeksiyonlara neden olabilir ve akut ve kronik yara iyileşmesi sürecini geciktirebilir. • Buna göre, nZnO içeren hidrojel numuneleri önemli antibakteriyel özellikler gösterirken, nZnO içermeyen numuneler küçük antibakteriyel aktiviteye sahiptir. • Nanopartiküller arttıkça, inhibisyon zonu da artar ve en yüksek inhibisyon zonu, S. aureus numunelerinde gözlenir, bunun nedeni, sözü edilen bakterilerde hücre duvarı yapısındaki farktır.
  • 32. Sonuç olarak • Yukarıdaki sonuçlar göz önüne alındığında, PVA/CS/nZnO/ Heparin hidrojel biyonano-kompozitler, yaranın yüzeyini dehidrasyon ve eksüda birikimine karşı etkili bir şekilde koruyabilir ve bakteri büyümesini ve enfeksiyonlarını önlerken, yara iyileşme sürecindeki performansını da hızlandırır.