Synthesis of oleuropein loaded levan nanoparticles for the healing of gastrointestinal system wounds - Avcı, Berkay Göktuğ (My University, 2024)
Levan, β(2→6) bağlı β-D-fruktofuranozlardan oluşan doğal bir fruktan homopolisakarittir. Oleuropein aktif maddesi ise, zeytin ağacının yapraklarında bulunan bir glikozittir ve araştırmalar bu fenolik molekülün antiinflamatuar, antibakteriyel ve antiviral aktivitelere sahip olduğunu göstermektedir. Gastrointestinal hastalıkların; sindirim problemleri, gıda intoleransları, şişkinlik yapma, ağrılar, düzensiz dışkılama, beslenme zorlukları ve duygusal etkiler gibi birçok zorluğu bulunmaktadır. İnflamatuar bağırsak hastalığı, ülseratif kolit gibi kronik patolojik hastalıklarda oluşan hasara karşı doku tepkisinin temel mekanizmalarını da anlayarak tedavi çözümleri tasarlamak çok önemlidir. Bu doğrultuda oluşturulan bu çalışmanın temel amacı levan polimeri temelli partiküler ilaç salım sistemi oluşturmak ve bu sistemin oleuropeinin kontrollü salınımı için uygunluğunun araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda ise, levan polimeri ve oleuropeinin; distile su ve DMSO gibi çözücüler içindeki davranışları analiz edilmiş olup enkapsülasyon verimliliğini ve değişik pH ortamlarının ilaç salınım koşullarına olan etkisini değerlendirmek için oleuropeinin levan içinde kapsüllenmesi sağlanmıştır. Oleuropein, Levan, Pluronic F127 ve Tween 80’nin belirlenen konsantrasyonlarda bir araya getirilmesiyle elde edilen numunelerin parçacık boyut ölçümleri yapılmıştır. Dört hafta boyunca zetasizer ile yapılan boyut ölçümlerinde, pH 10'da hazırlanan ilk dört numunenin (1 ila 4. numune arası) nanopartikül boyutunda, 310 nm'den 370 nm arasında değişen nanopartiküller elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, pH 10’da hazırlanan, Pluronic F127 ve Tween 80 içeren numunelerin boyutları ve PDI değerlerinde önemli bir iyileşme gözlenmemiştir. pH 10'daki PDI değerleri 0,2'den düşük olduğundan, bu değer pH 2 ila 7,5 arasında üretilen nanopartiküllerin diğer tüm PDI değerlerinden daha düşük olarak saptanmıştır. Bu durumda, üretilen nanopartikül boyutları yüksek pH değerlerinde yüksek oranda homojen özellik göstermektedir. Oleuropein, Levan, Pluronic F127 ve Tween 80’nin belirlenen konsantrasyonlarda bir araya getirilmesiyle elde edilen numunelerin pH 10’da %79 ila %92 arasında değişen oranlarda yüksek enkapsülasyon verimliliği saptanmıştır. Yüksek pH'ın aksine, pH 2 gibi düşük pH'larda levanın, self-assembly yapma yeteneğini kaybettiği ve oleuropeini kapsülleyemediği tespit edilmiştir. Aynı nanopartikül üretim prosedürü kullanılarak, 1:5 (ole:lev) (% a/ a) numunelerinin üçlü kopyaları oluşturulmuştur. pH 10'da üretilen nanopartiküller, yine pH 10’da üretilen numune 1'de gözlemlenen %80'lik enkapsülasyon oranını aşarak, %85'in üzerinde bir kapsülleme verimliliği göstermiştir. Buna ek olarak, farklı pH’larda 1:5 (ole:lev) (% a/ a) numunelerinin, parçacık stabilitesi açısından önemli olan zeta potansiyeli ölçümleri gerçekleştirilmiştir. pH'ın zeta potansiyeli üzerindeki etkisinin incelenmesiyle pH 10'da, zeta potansiyeli -52 mV olan boyutları 250-350 nm aralığında değişen nanopartiküller oluşturulmuştur. In vitro gastrointestinal ortamda 24 saatlik sürenin sonunda, 1:5 (ole:lev) (% a/ a) numunesinden oleuropeinin %75'inden fazlası ve 1:9.33 (ole:lev) (% a/ a) numunesinden oleuropeinin %80'den fazlası salınmıştır. Nanopartiküllerden salınan oleuropeinin antioksidan kapasitesi DPPH yöntemiyle saptanmış olup, nanopartiküllerin ole/ lev oranı arttıkça yükselmektedir. İlk 6 saatte salınan oleuropeinin, 24 saatte salınan oleuropeinden daha güçlü antioksidan özelliklere sahip olduğu saptanmıştır. Nanopartiküllerin morfolojik karakterizasyonları SEM ile yapılmıştır. Ole/ levan oranı azaldıkça daha küçük nanopartiküller üretilmiştir. 1:5 (% a/ a) ve 1:9.33 (% a/ a) oranlarındaki oleuropein yüklü levan nanopartiküllerinin etkili bir şekilde üretildiği, kimyasal karakterizasyon için FTIR kullanılarak biyokimyasal verilerle kanıtlanmıştır. Oleuropein yüklü levan nanopartiküllerinin insan hücre hatlarıyla in vitro biyouyumluluğunu belirlemek için hücre kültürü deneyleri yapılmıştır. A (ole/ 5lev (% a/ a)) ve B (ole/ 9.33lev (% a/ a)) numunelerinden oluşan oleuropein yüklü levan nanopartikülleri, başta B numunesi olmak üzere, PCS-201-012 fibroblast hücre hatlarındaki hücre canlılığında artış sağlamıştır. Bu tezden elde edilen sonuçlar, farklı biyomedikal uygulamalarla ilaç, gıda, tarım gibi çeşitli kullanımlar için levan kaplı oleuropein nanopartikülleri hakkında daha ileri çalışmalara ışık tutacaktır.

Levan is a natural fructan homopolysaccharide composed of β(2→6) linked β-D-fructofuranoses. The active ingredient oleuropein is a glycoside found in the leaves of the olive tree, and research shows that this phenolic molecule has anti-inflammatory, antibacterial, and antiviral activities. Gastrointestinal diseases have many difficulties such as digestive problems, food intolerances, bloating pain, irregular defecation, feeding difficulties, and emotional effects. It is very important to design treatment solutions by understanding the basic mechanisms of tissue response to damage in chronic pathological diseases such as inflammatory bowel disease and ulcerative colitis. The main purpose of this study is to create a levan polymer-based particulate drug release system and to investigate the suitability of this system for the controlled release of oleuropein. For this purpose, the behavior of levan polymer and oleuropein in various solvents such as distilled water and DMSO was analyzed. Then oleuropein was encapsulated in levan to evaluate the encapsulation efficiency and the effect of different pH environments on drug release conditions. Particle size measurements were made of the samples obtained by combining Oleuropein, Levan, Pluronic F127, and Tween 80 at determined concentrations. In the size measurements made with a zeta-sizer for four weeks, nanoparticles ranging in size from 310 nm to 370 nm were obtained in the first four samples (between the 1^stand 4^th samples) prepared at pH 10. In addition, no significant improvement was observed in the sizes and PDI values of the samples containing Pluronic F127 and Tween 80 prepared at pH 10. Since the PDI values at pH 10 were lower than 0.2, this value was determined to be lower than all other PDI values of nanoparticles produced between pH 2 and 7.5. In this case, the produced nanoparticle sizes were highly homogeneous at high pH values. The high encapsulation efficiency of the samples obtained by combining Oleuropein, Levan, Pluronic F127, and Tween 80 at determined concentrations was determined at pH 10, ranging from 79% to 92%. In contrast to high pH, it has been found that at low pH such as pH 2, levan lost its ability to self-assemble and was unable to encapsulate oleuropein. Using the same nanoparticle production procedure, triplicates of 1:5 (ole:lev) (% w/ w) samples were created. Nanoparticles of 1:5 (ole:lev) (% w/ w) samples produced at pH 10 showed an encapsulation efficiency of over 85%, exceeding the 80% encapsulation rate observed in sample 1 which was produced at pH 10. In addition, zeta potential measurements which were critical to particle stability, were performed on 1:5 (ole:lev) (% w/ w) samples at different pHs. By examining the effect of pH on zeta potential, nanoparticles with sizes ranging from 250-350 nm were created at pH 10, with a zeta potential of -52 mV. After 24 hours in the in vitro gastrointestinal environment, more than 75% of oleuropein was released from the 1:5 (ole:lev) (% w/ w) sample, and more than 80% of oleuropein from the 1:9.33 (ole:lev) (% w/ w) sample. The antioxidant capacity of oleuropein released from produced nanoparticles was determined by the DPPH method, and it increases as the ole/ lev ratio of nanoparticles increases. It has been determined that oleuropein released in the first 6 hours has stronger antioxidant properties than oleuropein released in 24 hours. Morphological characterizations of nanoparticles were determined by SEM. As the ole/ levan ratio decreased, smaller nanoparticles were produced. The effective production of oleuropein-loaded levan nanoparticles in the ratios of 1:5 (% w/ w) and 1:9.33 (% w/ w) was proven by biochemical data using FTIR for chemical characterization. Cell culture tests were conducted to determine the in vitro biocompatibility of oleuropein-loaded levan nanoparticles with human cell lines. Oleuropein-loaded levan nanoparticles which were samples A (ole/ 5lev (% w/ w)) and B (ole/ 9.33lev (% w/ w)) improved cell viability in PCS-201-012 fibroblast cell lines, particularly in the ratio of sample Bs (ole:lev of 1:9.33). The results obtained from this thesis will shed light on further studies on levan-coated oleuropein nanoparticles for various uses such as medicine, food, and agriculture with different biomedical applications.
Gastrointestinal sistem yara iyileşmesine yönelik oleuropein yüklü levan nanopartiküllerinin sentezlenmesi
Keywords: Controlled release; Controlled release preparations; drug delivery systems; drug release; Drugs; encapsulation; gastrointestinal; gastrointestinal Levan; ilaç salınımı; ilaç taşıma sistemleri; İlaçlar; kapsülleme; Kontrollü salım sistemleri; Kontrollü salınım; Levan; nanoparçacık; nanoparticle; oleuropein