Kitozan hidrojellerinin diyabetli hayvan yaralarında kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Kitozan ([1-4] 2 amino-2-deoksi-β-D-glukan); doğada yaygın olarak bulunan kitinin kısmi N-deasetilasyonu sonucu elde edilen katyonik özellikte bir polimerdir. Özellikle eczacılıkta çok geniş kullanım alanına sahiptir. Kitozan gibi polisakkaritler, hidrojel oluşturabilme özelliklerinden dolayı yara örtü materyali olarak büyük üstünlüklere sahiptir. Kitozan; yara örtüsü olarak kullanıldığında biyolojik uyumlu olma, biyoparçalanabilirlik, hemostatik aktivite, enfeksiyonu önleme ve yara iyileşmesini hızlandırma gibi birçok kullanışlı ve yararlı biyolojik özelliklere sahiptir. Diğer taraftan diabetes mellitus, yara iyileşmesini güçleştirerek, diyabetli hastalarda büyük klinik problemlere neden olur. Bu çalışmada da; kitozan ve poli(vinil pirrolidon) (PVP) kullanılarak hazırlanan kitozan-PVP hidrojelinin diyabetik yara iyileşmesine etkilerini incelemek amaçlanmıştır. Çalışmamızda, kitozan ve PVP, glutaraldehit ile çapraz bağlanarak yarı-interpenetre polimer ağ yapılar (yarı-IPN) oluşturulmuştur. Yarı-IPN oluşumu, Fourier Transform İnfrared Spektroskopik (FTIR) analiziyle saptanmıştır. Yarı-IPN’ler, yüzey morfolojisi, su içeriği, şişme, viskozite ve stabilite özellikleri açısından incelenmiştir. Kitozan-PVP hidrojelinin, diyabetik yara iyileşimini hızlandırıcı etkisini değerlendirebilmek için, operasyondan yedi gün önce 21 tane sıçanda streptozotosinin periton içine enjeksiyonuyla diyabet oluşturulmuştur. Dokuz adet sıçan, kontrol için ayrılmıştır. Hayvanların sırt bölgesinde tam kalınlıkta yaralar oluşturulmuştur. Hayvanlar 2, 7 ve 14. günlerde öldürülerek, 5-10 cm2’lik yaralanmamış bölgeyi kapsayan kas tabakasına kadar deri parçası çıkarılmıştır ve %10 formalin tamponunda fikse edilmiştir. İn vitro çalışmanın sonuçları, liyofilize çapraz bağlı kitozan-PVP hidrojelinin porlu bir yapıda olduğunu göstermiştir. Hidrojel, iyi şişme özellikleri göstermiştir (%59.63). Kitozan-PVP hidrojeli, şişme özelliklerinde belirgin bir değişim olmaksızın +4 ˚C’de 2 ay boyunca saklanabilir. Ayrıca, histolojik değerlendirmelerle kitozan-PVP uygulanan yaralarda fibroblast proliferasyonunda ve kollajen birikiminde artış olduğu saptanmıştır. Sonuç olarak, yara iyileşmesini hızlandırıcı özelliklerinden dolayı, kitozan-PVP hidrojeli, diyabetik yara iyileşmesi için iyi bir örtü materyali olarak dikkate değerdir.

Chitosan ([1-4] 2 amino-2-deoksi-β-D-glukan); is a natural polycationic polymer. It is a partially N-deacetylated product of chitin which is abundant in nature. Chitosan has a variety of promising pharmaceutical applications. Polysaccharides, e.g. chitosan, having hydrogel-forming properties have been considered to be advantageous in their application as a wound dressing material. Chitosan has many useful and advantageous biological properties in the application as a wound dressing, namely biocompatibility, biodegradability, hemostatic activity, anti-infectional activity and property to accelerate wound-healing. On the other hand, diabetes mellitus impairs wound healing, and as such presents a major clinical challenge to patients with wounds. The aim of this study is to prepare a hydrogel from chitosan-polyvinyl pyrrolidone (PVP) and to show that chitosan-PVP hydrogel increases the rate of diabetic wound healing. In our study, the hydrogel was prepared by crosslinking chitosan and PVP blend with glutaraldehyde to form a semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN). The semi-IPN formation was confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopic (FTIR) analysis. Semi-IPNs were examined for their surface morphology, water content, swelling, viscosity and stability properties. In order to evaluate chitosan-PVP hydrogel’s accelerating effect on diabetic wound healing, 21 rats were made diabetic 7 days prior to surgery with intra peritoneal streptozotocin. 9 untreated rats served as control. Animals were made full-thickness skin wounds on the back of the rats. Chitosan-PVP and chitosan hydrogels were applied to diabetic and control animals. Animals were sacrified at 2nd, 7th and 14th days. The wounds were excised down to the muscle layer, including a margin of 5-10 cm2 of unwounded skin, and fixed in buffered 10% formalin solution. Results of the in vitro study showed that crosslinked chitosan-PVP hydrogel revealed a highly porous nature. Hydrogels exhibited superior swelling properties (%59.63). Chitosan-PVP hydrogel could be stored 2 months at 4 ˚C without apperent change in swelling properties. In addition, our data indicate that application of the chitosan-PVP hydrogel accelerated the wound closure and healing. Histological examinations also have demonstrated an advanced fibroblast proliferation and collagen deposition in the chitosan-PVP hydrogel treated diabetic wounds. Finally, the chitosan-PVP hydrogel due to its accelerating healing ability is considered to become an excellent dressing material for diabetic wound healing.