ZnO nanopartikül yüklü antibakteriyel hemostatik süngerler: Sentez, karakterizasyon ve in-vitro çalışmalar

Bir dokunun bütünlüğünün anatomik ve fizyolojik olarak bozulması yara olarak tanımlanır. Yara oluşumu ile cilt bütünlüğü bozulduğunda, kan ve diğer vücut sıvılarının kaybı kontrol altına alınmalı, bakteriyel enfeksiyon riski engellenmeli ve hasarlı doku en kısa sürede onarılarak işlevi geri kazandırılmalıdır. Bazı küçük yaralar vücuttaki doğal mekanizmalar tarafından kendi kendine iyileştirilebilirken, büyük yaralarda iyileşmeyi sağlamak için dışarıdan müdahale etmek gerekir. Yara tedavilerinde çeşitli yara örtüleri sıklıkla kullanılmaktadır. Yara iyileşmesi sürecini desteklemek amacıyla geçmişten günümüze dek birçok yara örtüsü geliştirilmiştir ancak herhangi bir standart yara örtüsü bulunmamaktadır. Her yara örtüsünün farklı yara tiplerine ve yaranın bulunduğu vücut bölgesine bağlı olarak avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle günümüzde hala çeşitli malzemeler içeren yara örtüleri geliştirilmeye devam etmektedir. Hidrojeller yüksek oranda su içeren, gözenekli, oldukça hidrofilik yapıda polimerik ağlar olarak tanımlanmaktadır. Yüksek miktarda sıvı emme yetenekleri, yüksek biyouyumlulukları, elastik yapıları ve ideal gaz geçirgenliği özellikleri nedeniyle yara örtü malzemesi olarak kullanılmaları uygundur. Bu tez çalışmasında ZnO nanopartikül yüklü jellan gam içeren antibakteriyel ve hemostatik özellikte süngerler sentezlenmiştir. Jellan gam, sentezlenen süngerlerde biyouyumlu polimer matriks oluşturmak, ZnO nanopartiküller ise antibakteriyel özellik sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Tez çalışması kapsamında öncelikle ZnO nanopartikülleri sentezlenmiştir. Elde edilen nanopartiküllerin yapısal karakterizasyonu FTIR analizi ile gerçekleştirilmiştir ve ZnO nanopartiküllerinin başarılı bir şekilde sentezlendiği belirlenmiştir. XRD analizi ile elde edilen ZnO nanopartiküllerin yüksek saflıkta olduğu tespit edilmiştir. TEM görüntülerinin incelenmesi sonucunda elde edilen nanopartiküllerin morfolojik yapılarının küresele yakın olduğu ve ortalama parçacık boyutlarının ise 70 nm olduğu tespit edilmiştir. DLS analizi ile ortalama çaplarının 74.395.08 d.nm (çap.nanometre) olduğu ve homojen boyut dağılımına sahip oldukları belirlenmiştir. Sentezlenen süngerlerin karakterizasyonu için ise SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. ZnO nanopartikül içeren jellan gam süngerlerin şişme testleri sonuçlarına göre süngerlerdeki ZnO nanopartikül miktarının artması şişme oranını azaltmıştır. Ancak üretilen süngerlerin kanama durdurucu özellikte olması için gereken şişme derecesine sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca ZnO nanopartikül miktarındaki artışın süngerlerin degredasyon süresini kısalttığı gözlemlenmiştir. Antibakteriyel özelliğin belirlenmesi amacıyla agar disk difüzyon testi ve koloni oluşturan ünite testi (CFU) uygulanmıştır. Agar disk difüzyon testi ve koloni oluşturan ünite testi (CFU) sonuçları incelendiğinde ZnO nanopartikül yüklü süngerlerin tamamının E. coli ve S. aureus bakterileri üzerinde antibakteriyel etkisinin yüksek olduğu görülmüştür. Nanopartikül içermeyen GG-ZnNP-0 grubunun E. coli'de %0, S. aureus'da %49,5 antibakteriyel etki gösterdiği, en düşük düzeyde nanopartikül içeren grup olan GG-ZnNP-1 grubunun E. coli için %94,2 ve S. aureus için %80,8 antibakteriyel etki gösterdiği tespit edilmiştir. Kan deneyleri sonucunda ZnO nanopartikül içermeyen GG-ZnNP-0 grubunun kan absorpsiyon kapasitesi %86.2 iken farklı miktarlarda nanopartikül içeren diğer gruplarda sırasıyla GG-ZnNP-1 için %95.5, GG-ZnNP-2 için %89.7 , GG-ZnNP-3 için %99,8 olarak ölçülmüştür. Jelatin temelli ticari süngerde kan absorpsiyon kapasitesi ise %32.8 olarak tespit edilmiştir. Sentezlediğimiz süngerlerin ve ticari süngerin kan tutma kapasiteleri karşılaştırıldığında ZnO nanopartikül içeren süngerlerin 15. dakikada %87.3, ZnO nanopartikül içermeyen GG-ZnNP-0'nin %81.9, ticari hemostatik süngerin ise %23.7 kan tutma kapasitesi gösterdiği görülmüştür. Sentezlenen süngerlerin biyouyumluluk deneyleri in vitro ortamda L929 (Fare Fibroblast Hücre Hattı) hücreleri ile MTT canlılık analizi yapılarak belirlenmiştir. Hücre canlılık analizi (MTT) sonuçları incelendiğinde en başarılı gruplar GG-ZnNP-0 ve GG-ZnNP-1 grupları olarak tespit edilmiştir. Ancak daha yüksek dozlarda ZnO nanopartikül içeren jellan gam süngerlerin (GG-ZnNP-2, GG-ZnNP-3) beklenildiği üzere hücre canlılığını düşürdüğü ve toksik etki gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Tüm bu sonuçlar değerlendirildiğinde sentezlediğimiz süngerler içindeki en düşük dozda ZnO nanopartikül içeren grubumuz olan GG-ZnNP-1'in yara iyileşmesi uygulamalarında kullanılmak üzere en uygun özellikte olduğu sonucuna varılmıştır.