Kitosan parçacıklarının üretimi için düşük maliyetli mikrosistemlerin tasarımı ve fabrikasyonu

Abstract

Son zamanlarda araştırmalar, ilaçların yan etkilerini en aza indirirken etkili ve kontrollü bir şekilde uygulanmasına imkan veren yöntemlere odaklanmıştır. Hidrofilik polimerik yapıdaki hidrojeller, nanotaşıyıcı olarak yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Çapraz bağlanma ile oluşturulan ağ yapısı ilaçların tutulmasına ve taşınmasına elverişlidir. Boyut ve kararlılık gibi istenen özelliklere sahip parçacıkların üretiminde uygun yöntemlerin geliştirilmesi için birçok yaklaşım vardır. Mikroakışkan sistemlerindeki ilerlemeler sayesinde mikrosistemler, salım profilleri kontrol edilebilen karmaşık ilaç taşıyıcılarını üretmek için de çözüm olarak görülmüştür. Ancak, mikrofabrikasyon tekniklerinin, yüksek maliyeti ve özel laboratuvarlar gerektirmesi nedeniyle kullanımı sınırlı kalmaktadır. Bu çalışmada, antibiyotik yüklü kitosan parçacıklarının üretimi için basit ve ucuz bir yöntem önerilmiştir. Şırınga tabanlı akış odaklama sistemi (dış kanal capı 1 mm iç kanal çapı 120 µm) ve bilgisayarlı sayısal kontrol (Computer numerical control, CNC) yardımıyla tasarlanan, 2 giriş, 1 çıkış portuna sahip ve 250 µm genişliğinde ve 100 µm derinliğinde serpantin tipi mikrokanal olmak üzer iki farklı tasarımın üretimi gerçekleştirilmiştir. Kitosan parçacıkların üretimi için çapraz bağlayıcı ajan olarak Sodyum Trifosfat (TPP) kullanılmış ve bileşenlerin konsantrasyonu ve akış hızlarının parçacık oluşumuna etkileri incelenmiştir. Kitosan parçacıkların, şırınga tabanlı akış odaklama sisteminde üretilebildiği, ancak boyutlarını kontrol etmenin mümkün olmadığı ve elde edilen parçacıkların homojen olmadığı görülmüştür. CNC mikrokanal ile yapılan çalışmalarda üretilen parçacıkların 39 ila 771 nm arasında değişen boyutlarda olduğu SEM analizleri ile tespit edilmiş ve CNC mikrokanalın, düşük ve eşit akış hızlarında (25 µl/dk) daha başarılı olduğu görülmüştür. Kitosan akış hızının arttırılmasının, parçacık boyutunu büyük ölçüde arttırdığı, benzer şekilde kitosan konsanstrasyonun daha yüksek olduğu koşullarda da parçacık boyutunun arttığı tespit edilmiştir. CNC mikrokanal ile optimum koşullarda üretilen, Ampisilin yüklü parçacıkların Gram pozitif ve Gram negatif bakteriler üzerinde inhibisyon gösterdiği belirlenmiştir. Bu sonuçlar, mikrosistemlerin tasarımı için önerilen yaklaşımların özel laboratuvar ve uzmanlık gerektirmeksizin, polimerik ilaç taşıyıcılarının üretiminde kullanılabileceğini göstermektedir.