Organik Çözücü ve Çapraz Bağlayıcı İçermeyen İlaç Taşıyıcı Nanomalzemelerin Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Serum albümini, yüksek biyouyumluluğu ve taşıyıcı kapasitesi nedeniyle ilaç taşıyıcı sistemlerinde nanoparçacık (NP) üretmek için tercih edilmektedir. Desolvasyon ve emülsifikasyon gibi geleneksel albümin NP'leri hazırlama yöntemleri, genellikle suda çözünmeyen ilaç yüklemesini ve terapötik potansiyelini sınırlayan toksik organik çözücülere ve glutaraldehit gibi çapraz bağlayıcılara dayanır. Bu tez, yeşil kimyasal bir süreçle albümin-albümin polielektrolit kompleks nanoparçacıkları (PEC NP'leri) üreterek bu sınırlamaların üstesinden gelmeyi amaçlamıştır. İlk bölümde, farklı sulu çözünürlüklere sahip ilaçların (salisilik asit (yüksek), ibuprofen (düşük) ve klorambusil (hiç yok)) çözünürlük davranışları elektron paramanyetik rezonans (EPR) spektroskopisi kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar, albümin NP'lerinin hidrofobik ilaçları suda çözmede albümin proteininden önemli ölçüde daha etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca, ilaç salımı EPR ile NP pelet çözünmesinden doğrudan izlenebilmekte ve bu da geleneksel tekniklere göre bir avantaj sağlamaktadır. İkinci bölümde, albümin PEC NP'leri, çözücüler, çapraz bağlayıcılar veya özel ekipman olmadan katyonik ve anyonik albüminlerin elektrostatik etkileşimi ile sentezlenmiştir. Elde edilen albümin PEC NP'leri (110 nm, +37 mV), büyük ölçüde organik çözücülere ilaç kaybının önlenmesi nedeniyle, desolvasyon yöntemine kıyasla 17 kata kadar daha yüksek klorambusil yüklemesine olanak sağlamıştır. Klorambusil yüklü albümin PEC NP'leri ayrıca Huh-7 hücre canlılığını 24 saat içinde %44'e düşürmüştür. Üçüncü bölümde, albümin PEC hidrojel sistemlerine dönüştürülerek, sürekli salım ve lokal salım uygulamaları için potansiyel olarak uygulanabilirliğini göstermektedir. Genel olarak bu çalışma albümin PEC NP'lerini, yeşil kimya ile basit bir şekilde üreterek yüksek oranda ilaç yüklü nanotaşıyıcılar ve gelişmiş ilaç salım uygulamaları için uygun ve etkili bir strateji olduğu vurgulamaktadır.

Serum albumin is preferred to produce nanoparticles (NPs) in drug delivery systems due to its high biocompatibility and carrier capacity. Conventional albumin nanoparticle (NP) preparation methods, such as desolvation and emulsification, typically rely on toxic organic solvents and crosslinkers like glutaraldehyde, which limit water-insoluble drug loading and therapeutic potential. This thesis aimed to overcome these limitations by producing albumin–albumin polyelectrolyte complex nanoparticles (PEC NPs) via a green chemical process. In the first part, the solubility behaviour of drugs with different aqueous solubilities (salicylic acid (high), ibuprofen (low), and chlorambucil (none)) was investigated using electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Results revealed that albumin NPs were significantly more effective than albumin proteins in dissolving hydrophobic drugs in water. Moreover, drug release could be directly monitored from NP pellet dissolution by EPR, offering an advantage over conventional techniques. In the second part, albumin PEC NPs were synthesized by electrostatic interaction of cationic and anionic albumins without solvents, crosslinkers, or specialized equipment. The obtained albumin PEC NPs (110 nm, +37 mV) enabled up to 17-fold higher chlorambucil loading compared to the desolvation, mainly due to avoiding drug loss to organic solvents. Chlorambucil loaded albumin PEC NPs also reduced Huh-7 cell viability to 44% within 24 h. In the third part, albumin PEC were further processed into hydrogel systems, demonstrating their potential for sustained release and local delivery applications. Overall, this study highlights albumin PEC NPs as a simple, green, and effective strategy for producing highly drug-loaded nanocarriers suitable for advanced drug delivery applications.