Preparation of albumin nanoparticles using an ionic liquid based microemulsion-like method

Abstract

Rich drug transportation ability of serum albumin protein has inspired scientists to obtain drug nanocarriers from albumin. In the literature, different methods have been developed to prepare albumin nanoparticles and their drug delivery properties have been studied. Here, this study aims to obtain albumin nanoparticles for a first time using ionic liquid (IL) included systems. Goal of this project is using imidazolium based ionic liquids (green solvent) to prepare albumin nanoparticles as alternative solvents for the commonly used organic solvents. The use of volatile, toxic and flammable organic solvents in the albumin nanoparticle production has various negative effects on both human health and environment. Ionic liquids as non-flammable, non-volatile and non-toxic solvent candidates have attracted considerable attention in recent years both in the literature and in industry. Their ability to solve different types of solutes, designability, special mixing ability with water in IL/water binary systems and environmentally friendly properties cause ILs to overtake traditional organic solvents. This thesis study proposed a novel and environmentally friendly microemulsionlike method for producing albumin nanoparticles in IL/water binary systems. Various experimental parameters such as pH effects, albumin concentrations, water amount, surfactant effects, glutaraldehyde effects, homogenizer effects, etc. were investigated to obtain uniform albumin nanoparticles. As a result, we achieved to synthesize uniformly distributed 200 nm average size albumin nanoparticles at pH 9.0 using 1.5% (w/w) of bovine serum albumin (BSA) in 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate using TX-100/n-butanol surfactant mixture.

Serum albümin proteininin zengin ilaç taşıma kapasitesine sahip olması, ilaç nanotaşıyıcıları yapılmasında bilim insanlarına ilham kaynağı olmuştur. Albumin nanoparçacıklarının üretilmesi ve ilaç taşıyıcısı olarak değerlendirilmesinde farklı yöntemler geliştirilmiştir. Biz de burada, ilk defa iyonik sıvıların kullanıldığı sistemler içerisinde albümin nanoparçacıklarını elde etmeyi hedefliyoruz. Projemizin amacı ilaç yüklü albümin nanoparçacığı hazırlanmasında şimdiye kadar kullanılan organik çözgenlere alternatif olarak imidazolyum tabanlı iyonik sıvıların (yeşil çözgenler) kullanılmasıdır. Uçucu, toksik ve yanıcı organik çözgenlerin albumin nanoparçacık üretiminde kullanılmasının insan sağlığı ve çevre üzerine pek çok olumsuz etkisi bulunmaktadır. Uçucu, toksik ve yanıcı olmayan çözgen adayları olan iyonik sıvılar son yıllarda hem literatürde hem de endüstride çokça ilgi çekmişlerdir. Farklı tipte malzemeleri çözebilme yetenekleri, tasarlanabilirlikleri, iyonik sıvı/su ikili sistemlerinde su ile özel bir şekilde karışma özelliği ve ayrıca çevre dostu özellikleri iyonik sıvıların geleneksel organik çözgenleri geçmesine ve de malzeme üretim çalışmalarında yeni bir ufuk açılmasına sebep olmuştur. Bu tez çalışması albumin nanoparçacık üretimi için yeni ve çevre dostu mikroemülsiyon benzeri bir metot önermektedir. pH, albümin konsantrasyonu, su miktarı, yüzey aktif madde konsantrasyonu, glutaraldehit etkisi, homojenizatör etkisi vb. gibi pek çok deneysel parametre incelenmiş olup pH 9.0’da %1.5 (w/w) bovin serum albumin kullanılarak düzenli dağılım gösteren ortalama 200 nm boyutlu nanoparçacıklar 1-bütil-3-metilimidazolyum tetrafloroborat içinde TX-100/n-bütanol yüzey aktif madde karışımı kullanılarak sentezlenmiştir.