Fabrication and characterization of eggshell membrane biotemplated metal-organic framework nanoclusters

Abstract

Nano boyutlu parçacıklar, tıpta belirli amaçlar için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu malzemeler, bir ilaç salım sistemi olarak etkinlik göstermiştir ve biyomedikal alanında çok çeşitli potansiyel kullanımlar sunmaktadır. İlaç salım sistemleri, kimyasal maddelerin moleküler terapötik gücünü artırırken olumsuz etkilerini de azaltarak daha kesin, odaklanmış tedaviler sağlar. Metal-organik çerçeveler (MOF), yüksek gözeneklilik, değişken gözenek boyutları ve manipülasyon kolaylığı özelliklerinden dolayı ilaç salım sistemleri olarak kullanılmaktadır. Zeolitik İmidazol Çerçevesi (ZIF-67), çeşitli amaçlar için en yaygın kullanılan MOF'lardan biridir. Termal ve kimyasal kararlılık, ayarlanabilir gözenek boyutu ve yüksek katalitik aktivite gibi niteliklerle ZIF-67, diğer yapılarla veya bileşenlerle birleştirildiğinde faydalarını artırabilir ve üstün sonuçlar üretebilir. Yumurta kabuğu zarı (ESM), ekonomik olması, kolay ulaşılabilir olması, çevre dostu olması ve birçok doğal protein ile fibröz dokudan oluşması gibi avantajları nedeniyle birçok mühendislik alanında potansiyel bir malzeme olarak ortaya çıkmıştır. Zengin protein içeriği ve lifli yapısı, ESM'nin matristen moleküllerin göçünü, doku morfogenezini iyileştirme özelliklerini ortaya koyar ve ideal bir biyomateryal olduğunu gösterir. Bütün bunlar göz önünde bulundurulduğunda bu tezde ilaç yüklü ZIF-67 partikülleri ile ilaç yüklü ZIF-67 partiküllerinin ESM üzerinde sentezlenmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada model ilaç olarak birçok hastalığın tedavisinde kullanılan Melatonin (MEL) seçilmiştir. Melatonin yüklü parçacıklar (MEL/ ZIF-67) ve Melatonin yüklü ZIF-67 membranları (MEL/ ZIF-67@ESM) olmak üzere iki farklı malzeme üretildi. Bu malzemelerin farklı pH değerlerinde, pH 7.4 ve pH 9'da zaman içinde ilaç salınımları araştırılarak fiziksel, kimyasal ve termal karakterizasyonları tespit edilmiştir.

Nanosized particles are increasingly used in medicine for particular purposes. These materials have shown effectiveness as a drug delivery system and have a diverse variety of prospective applications in the biomedical industry. Drug release systems provide exceptional chances for more precise, focused therapy, increasing the molecular therapeutic potency of chemical agents while reducing their negative effects. Metal-organic frameworks (MOF) are used as drug release systems due to their high porousness, changeable pore sizes, and ease of manipulation features. Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67) is one of the most widely used MOFs for various purposes. With qualities like as thermal and chemical stability, tunable pore size, and high catalytic activity, ZIF-67 can enhance its benefits and generate superior outcomes when combined with other structures or components. Eggshell membrane (ESM) has emerged as a potential material in many engineering fields thanks to its advantages such as cost-effective, easily accessible for use, eco-friendly, nonhazardous and made up of several natural proteins along with fibrous tissue. Rich protein content and its fibrous structure reveal the properties of ESM to improve the migration of molecules from the matrix, and tissue morphogenesis, and show that it is an ideal biomaterial. Considering all these, this thesis, it is aimed to synthesize drug-loaded ZIF-67 particles and drug-loaded ZIF-67 particles on the ESM. Melatonin, which is used in the treatment of many diseases was chosen as a model drug in this study. Two different materials were produced, namely Melatonin-loaded particles (MEL/ ZIF-67) and Melatonin-loaded ZIF-67 membranes (MEL/ ZIF-67@ESM). It was investigate the drug releases of these materials over time at different pH values, pH 7.4 and pH 9, and determine their physical, chemical, and thermal characterizations.