Theses supervised by Prof. Dr. Emir Baki Denkbaş
12 theses · Başkent University, Hacettepe University, Bahçeşehir University
Diyabetik yara iyileşmesinde kullanılmak üzere geliştirilen çok katmanlı akıllı yara örtüsü
Önümüzdeki on yıl içerisinde sayıları yarım milyarı aşacak olan diyabet hastaları, bu hastalık nedeniyle oluşan kronik yaralardan büyük zarar görmekte ve gelecekte uygun tedavi sağlanmazsa, yaranın bulunduğu uzvun bir kısmının veya tamamının ampüte edilmesi söz konusu olmaktadır. Bahsedilen amputasyondan sonra hastaların kaybedilme olasılığı da artmaktadır. Bu nedenle bu tür yaraların iyileşmesinde tedavinin etkinliğini artırmak için yeni nesil akıllı yara örtü malzemelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan tezin temel amacı; diyabetik ayak yaralarının tedavisinde etkinliği artırmak, uzvun işlevini geri getirmek, geliştirmek ve korumak için gerekli olan terapötik ajanları bünyesinde barındıran ve doğal polimerin ihtiyaç duyulduğunda terapötik ajanı istenen bölgeye kontrollü salmasını sağlayan yeni nesil/akıllı yara örtüsünün geliştirilmesidir. Çok katmanlı ve her katmanın farklı fonksiyona sahip olduğu yapılar yara iyileşmesine katkıda bulunmaktadır. Yeni nesil diyabetik yara örtüsü malzemesinin çok katmanlı akıllı örtüler olarak hazırlanmasında iki farklı yöntem kullanılmıştır. Burada, ilk olarak yara bölgesine temas edecek olan alt katman ve kararlı bir yapı sağlanması için koruyucu üst katman, ipek proteini olan fibroin kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile üretilmiştir. İpek proteinlerinin yara örtüsü oluşturulmasında kullanılması için ipek kozaları piyasadan temin edilmiş ve kimyasal çözücüler kullanılarak ekstrakte edilmiştir. Etkili tedavi sunabilmek adına yara kısmına temas edecek katmanda kontrollü salım yapabilen ilaç taşıyıcı sistemler oluşturarak (Polidopamin, Sığır Serum Albümini) antibiyotiklerin (Gentamisin, Siprofloksasin) lokal olarak salımı gerçekleştirilmiştir. İlaç taşıyıcı sistemlerin farklı enfeksiyon seviyelerindeki farklı pH değerlerine duyarlı etken madde salımı sağlanmıştır. Orta katmanı oluşturmak için ise kriyojenik jel matris hazırlama yöntemi kullanılmıştır. Aljinat ve kondroitin sülfat katkılı antienflamatuar etken madde (Metformin) yüklü orta katman için kullanılacak yapı dondurarak kurutma yöntemi ile elde edilmiştir. Değişen sıcaklığa bağlı olarak ilaç salımı gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak hem sıcaklık hem de pH duyarlı çok katmanlı akıllı, yeni nesil bir yara örtüsü malzemesi geliştirilmiştir. Diyabetik yara örtü malzemesi için elde edilen katmanlar, morfolojik olarak (Taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak) karakterize edilmiştir, orta katmanın hidrojel yapısından dolayı su alma kapasitesi ve biyolojik uyumluluk (sitotoksisite) testi gerçekleştirilmiştir. İlaç taşıyıcı sistemlere yüklenmiş ilaçların salım deneyleri yapılmıştır.
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere ultrason destekli kontrollü salımlı ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi
Tıp teknolojisindeki son olumlu gelişmelere paralel olarak ultrason, farklı kanser hastalıklarının (örn. Prostat, meme ve karaciğer kanseri ablasyonu), göz hastalıklarının (, rahim fibroid ablasyonu, cerrahi doku kesimi ve diğer birçok cerrahi uygulamalarda ve tedavilerde kullanılmaktadır. Ayrıca, ilaç taşıyıcı sistemlerde ilaç salımını kontrol etmek, ayrıca uygulama yerindeki hedef hücrelere sağlanması gereken hücresel alım hızını artırmak (veya kontrol etmek) ve hedef ilaçlar için ultrason etkisi ile ilgili araştırmalar da kullanılabilmekte olduğu ilgili literatürde bulunmuştur. Bu araştırma kapsamında, ilaç taşıyıcı sistemlerin etkinliğinin arttırılması, yan etkilerinin azaltılması ve özellikle ilaç taşıyıcılarının fizyolojik bariyerlerden (örneğin kan damarlarının endotel hücre dizilimi, ilaç taşınması için hedeflenen dokuların endotel tabakası, epitel hücre sık sıralanan tabakalar, hücrelerin plazma zarları ve kan beyin bariyeri vb.) daha kolay geçişinin sağlanması en temel amaç ve hedefler olarak kabul edilmektedir. Sunulan bu çalışma kapsamında; kanser tedavi edici aktif madde taşıyıcı sistemi üzerinde ultrason etkisi ile kontrollü ilaç salınımı sağlayan sığır serum albümini (BSA) ile yapılan Cisplatin yüklü biyopolimerik nanopartiküler sistem geliştirmek mümkün olmuştur. Albümin nanoparçacıkları desolvasyon yöntemiyle hazırlanmış, partikül boyutuyla ilişkili parametreler optimize edilmiş daha sonra da farklı miktarlarda Cisplatin yüklenerek en uygun verimde ilaç ve BSA oranına sahip partikül belirlenmiştir. Hazırlanan albümin nanopartikülleri taramalı elektron mikroskobu, morfoloji için SEM ve boyut ve boyut dağılımları için DLS tabanlı cihaz ile karakterize edilmiştir. İlaç yüklü nanopartiküller daha sonra farklı genliklerde ultrason etkisine maruz bırakılmış ve ultrason etkisine bağlı ilaç dağılım profilleri çıkarılmıştır. Burada belli bir ultrason etkisine kadar ilaç dağılım hızının artığı tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ilaç yüklü nanoparçacıklara ISO 10993-5 doğrultusunda Sitotoksisite testi bağımsız laboratuvar tarafından yapılmış olup hücre üzerindeki toksisite etkisine bakılmıştır.
Intrakraniyal anevrizmaların endovasküler embolizasyonunda kullanılmak üzere polimerik dolgu malzemesinin geliştirilmesi
İntrakraniyal anevrizma, beyindeki arteriyel kan damarlarının fokal genişlemesi ve zayıflamasıdır. Anevrizmalar öngörülemeyen bir şekilde büyüyebilir ve küçük anevrizmalar (<15 mm) bile yırtılma riski taşır, bu da hayatı tehdit eden kanamaya ve beyin hasarına neden olabilir. Anevrizmaların tedavisinde cerrahi ve endovasküler yöntemler bulunmakla birlikte, klinikte en yaygın olarak endovasküler yöntemler kullanılmaktadır. Endovasküler yöntemlerin amacı anevrizmaya giden kan akışını engellemektir ve klinikte en sık kullanılan endovasküler tedavi polimer veya metal bazlı dolgu maddeleri, koiller ve fiberler kullanılarak endovasküler dolgu yapılmasıdır. Bu çalışmanın amacı anevrizma tedavisinde kullanılmak üzere biyouyumlu dolgu maddeleri geliştirmek ve karakterize etmektir. Klinikte kullanılan yapıların gerçek boyutları dikkate alınarak kateterden geçebilecek çapa sahip mikro-nanofiberlerden oluşan biyouyumlu polimerik yapılar elektroeğirme yöntemiyle hazırlanmıştır. En uygun mikro-nanofiber yapıyı üretmek için toplayıcı tipleri (demir, pirinç vb.), elektroeğirme sistemi parametreleri (uygulanan voltaj, iğne-elektrot mesafesi, spiral oluşturma teknikleri) ve polimer malzeme parametreleri (polimer ve çözücü tipi, konsantrasyonu vb.) optimize edildi. Parametre optimizasyonları sonucunda kullanılacak polimer türü PCL (Polycaprolactone) olarak değerlendirilmiş ve PCL mikro nanolif yapısında farklı çaplarda (0,8 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm vb.) tübüler yapılar üretilmiştir. PCL mikro-nanofiberler daha sonra PCL ile hazırlanan hidrojellerin içine yerleştirilmiştir. Mikrofiber yapılara şişme özelliği kazandırmak için farklı viskozitelerde ve konsantrasyonlarda aljinat. hidrojel hazırlanmasında, farklı konsantrasyonlarda hazırlanan %3, w/v aljinat çözeltileri, farklı miktarlarda CaCl2. Daha sonra hidrojeller kurutuldu ve şişme davranışları pH 7.4 PBS (Fosfat tamponlu tuzlu su) içinde incelendi. Polimerik dolgu maddelerinin mikroyapılarının morfolojik özellikleri SEM ile değerlendirilmiş ve şişme davranışı dolgu maddesi gravimetrik ve hacimsel olarak belirlenmiştir. Elde edilen mikrofiberlerin ortalama çapları ölçülmüştür 2-5 μm aralığında olduğu görülmüştür. Gözlenen şişme davranışının sonuçları, tüm örneklerin artan bir şişme eğilimi gösterdiğini ortaya koymuştur. şişme eğilimi. Şişme oranı gravimetrik olarak 5 ila 10 kat ve hacimsel olarak en az 3 kat artmıştır. Su alımıyla hacim olarak şişen örnekler, bir anevrizmayı doldurma ve tıkama yeteneğini de göstermiştir.
Meme kanseri tedavisinde kullanılmak üzere kemoterapötik ajan ve uygun siRNA yüklü polimerik nanopartiküllerin hazırlanması ve etkinliklerinin belirlenmesi
Günümüzde kanser hastalığının görülme sıklığı giderek artmaktadır. Meme kanseri ise tüm dünyada kadınlarda en sık karşılaşılan kanser türüdür. Kanser tedavilerinde uygulanan kemoterapi ajanları tümörün direnç kazanması durumunda yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle kanser terapilerinde yenilikçi ve daha etkili terapötik ajanların geliştirilmesi hız kazanmış ve farklı ajanların birlikte kullanıldığı kompleks tedaviler öne çıkmaya başlamıştır. Meme kanseri tedavilerinde çoğunlukla ilaç direnci gelişmekte ve bu nedenle de metastaz oluşma olasılığı yüksek olmaktadır. Sunulan tez çalışmalarında RNAi temelli gen susturma stratejileri kullanılarak meme kanserinde ilaç direncine sebep olan genin susturulması hedeflenmiş, genetik materyalin ve antikanser ilacın taşınımı için özel bir taşıyıcı sistem tasarlanmıştır. Tez kapsamında ilaç direncine sebep olan MDR1 geninin ifadelenmesi baskılanmaya çalışılmış, bu bağlamda MDR1 genini hedef alan siRNA yüklü dekstran kaplı biyouyumlu demir-oksit manyetik nanopartikül taşıyıcılar hazırlanmıştır. Bu taşıyıcıların optimizasyonu için gerekli deneyler yapılmış ve doksorubisin yüklü dekstran kaplı demir nanopartiküller FTIR, SEM, DLS ve EDX kullanılarak karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Doksorubisin ve MDR1-siRNA taşıyıcısı olarak üretilen demir nanopartiküllerin MCF-7 hücrelerindeki P-gp ifadelenmesini baskılama durumunu değerlendirmek için ise MTT ve mRNA analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak dekstran kaplı demir oksit nanopartiküllere başarı ile doksorubisin ve MDR-1 siRNA yüklenmiş ve MCF-7 hücre hattında geliştirilen nanopartikülün etkinliği değerlendirilmiştir.
Ekzozomların saflaştırılması, karakterizasyonu ve kanser teşhisinde kullanılabilirliğinin araştırılması üzerine model bir çalışma
Son yıllarda yapılan araştırmalara ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO) raporlarına göre her yıl milyonlarca (yaklaşık yirmi milyon dolayında) insanın kanser hastalıklarına yakalandığı ve bunların yaklaşık olarak yarısının hayatını kaybettiği bildirilmektedir. Dünya Sağlık Örgütü raporlarına -göre bu rakamların 2040 yılına kadar yaklaşık iki katına çıkmasının beklendiği bildirilmiştir. Kanser hastalıklarının teşhis edilmesinde kullanılan invazif yöntemlerin (örneğin; doku biyopsisi gibi) ve görüntüleme tekniklerinin (örneğin BT, ultrasonik değerlendirme gibi) sahip olduğu sınırlamalar nedeniyle hastalığın teşhis edilmesi genellikle vücutta yayılmasından sonra bir başka deyimle ileri evrelerde mümkün olabilmektedir. Dolayısıyla kanser teşhis ve tanısının erken dönemlerde konulmasıyla hastaların iyileşme şansının yükseleceği bir gerçektir. Öte yandan hastalar açısından kanserin erken teşhis edilmesi sadece maliyetleri düşürmekle kalmayacak, tedavi etkinliğini de arttırarak ölüm riskini de azaltacaktır. Son yıllarda, üzerinde yoğun araştırmalar yapılan sıvı biyopsiler, kanserin erken teşhisinde noninvazif teşhis/tanı yöntemleri olarak önemli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Sıvı biyopsi uygulamaları temel olarak kan dolaşımındaki tümör hücreleri (circulating tumor cells, CTC'LER), eksozomlar ve diğer veziküler yapıların değişik hastalıklarla ilgili olarak hastaların çeşitli biyolojik sıvılarından yapılan örnekleme ve analizleri ile gerçekleştirilmektedir. Burada sözü edilen hücre ve diğer bileşenler arasında ekzozomlar fizyolojik ve patolojik açıdan son derece değerli bilgiler sunmakta ve konu ile ilgili araştırmalar son on yılda yoğunlaşmaya başlamış ve artan bir eğilimle artış göstermektedir. Sunulan tez çalışması kapsamında son yıllarda özellikle kanser teşhis ve tedavilerinde kullanılabilirliği üzerinde yoğun araştırmalar yapılan ekzozomlar ile ilgili olarak manyetik mikro/nanopartiküler yapılar kullanılarak ekzozomların ayrıma-saflaştırma teknikleri ile bulundukları ortamdan izole edilmeleri ve devamında da kanser teşhis-tanısında kullanılabilirliği ile ilgili olarak model bir çalışma yapılması planlanmıştır. Bu kapsamda; temel çalışma olarak lipozom hazırlama teknikleri kullanılarak önce yalın lipozmal yapılar oluşturulmuş ve ardından bu yapılara model biyolojik molekül (örneğin L-Histidin) ilave edilerek yapay ekzozom modeli geliştirilmiştir. Gerek lipozomal yapılar ve gerekse yapay ekzozomların ayrılması-saflaştırılması çalışmalarında demiroksit nanopartikül içeren HSA mikropartiküller hazırlanıp yüzeyleri uygun bir ligand ile (örneğin bakır iyonları gibi) dekore edilerek ayırma/saflaştırma verimliliği arttırılarak seçimli ayrıma sistemi geliştirilmiştir. Tez çalışmalarından elde edilen bulgular gerçek ekzozomların bulundukları ortamlardan pratik ve ekonomik olarak ayrıştırılması ve saflaştırılması kanser teşhis/tedavisinde kullanılmasına ışık tutabilecek nitelikte değerlendirilmiştir.
Uyuşturucuların/bağımlılık yapan malzemelerın test edılmesı /analızı ıçın mıkro/nano platformlar olarak yüzey modıfıye kalem grafıt elektrotlar (PGE'ler)
Son yıllarda sağlık alanında önemli olan uyuşturucu/bağımlılık yapıcı maddeler sağlık uygulamaları dışında belirli dozun üzerinde vücuda alındığında organizmada farklı nörolojik, fizyolojik ve davranışsal etkilere sahip olan ve alındığında ölüme yol açan önemli sorunlara yol açan maddeler olarak nitelendirilebilmektedir. Uyuşturucu kullanımı, dağıtımı ve benzeri uygulamalarda bulundurulması suç sayılan bu maddelerle ilgili yasal düzenlemeler geliştirilmiştir. Günümüzde test/analiz ve tarama işlemlerinde son derece hassas sonuçlar veren bazı immünokimyasal (Elisa, EMIT, CEDIA, FPIA) ve kromatografik teknikler (GC-MS, LC-MS/MS) mevcuttur, ancak bunu sağlayan taşınabilir sistemlere ihtiyaç vardır. özellikle saha testleri ve taramalarda hızlı ve doğru sonuçlar her geçen gün artmaktadır. Son yıllarda bu sistemler arasında özellikle elektrokimyasal temelli biyosensörler en çok tercih edilenler olup, hedeflenen ilaçların/benzer maddelerin varlığında elektrokimyasal değişiklikleri farklı prensiplere göre (voltametrik, amperometrik veya kondüktometrik gibi) ölçebilmektedir. Bunlar şu anda taşınabilir ve çok kısa sürede saha ölçümleri yapabilen sistemler olarak dikkat çekiyor. Bu çalışmanın kapsamı, elektrokimyasal tabanlı bir biyosensörde kurşun kalem grafit elektrotlarının (PGE'ler) yüzey modifikasyonudur. Bu kapsamda mikro/nano ölçekli kuyular veya tepeler oluşturularak PGE'lerin yüzey alanları/ölçüm kapasiteleri arttırılmaya çalışılmıştır. Mikro/nano kuyucuklar, ince bir polimerik film ile nefes figürü tekniği ile oluşturulur ve mikro/nano tepeler, hidroksiapatit kristallerinin PGE'lerin yüzeylerinde çökeltilmesiyle oluşturulur. Daha sonra, PGE'ler bakır sülfat ile işlendi ve mikro/nano platformların NaOH ile bazik koşullarda bakır oksitlerle süslenmesine izin verildi. Çalışmanın uygulama aşamasında model ilaç düşünülmüş ve bu maddenin fosfat tampon çözeltisi kullanılarak farklı konsantrasyonlarda çözeltileri hazırlanmış ve modifiye edilmiş PGE'ler ile bir kalibrasyon eğrisi elde edilmiştir. Platformların etkinlik testlerinde, konsantrasyonu bilinmeyen aynı numune kullanılarak nicel ölçümler yapılmıştır. Sonuçlar değerlendirildi ve özellikle mikro/nano tepelerden oluşan platformun umut verici olduğu anlaşıldı ve bu yöntem kullanılarak gerçek örneklerle çalışmaya devam edilmesine karar verildi.
Viral yapıların tayininde kullanılmak üzere elektrokimyasal temelli biyosensör platformlarının geliştirilmesi
Virüslerin neden olduğu bulaşıcı hastalıklar (influenza, Zika, insan immün yetmezliği, Ebola, dang, hepatit ve Covıd-19 virüsü gibi) yüzyılın son çeyreği boyunca tüm dünyanın gündeminde olan ve insanların en önemli sorunlarından biri haline gelen hastalıklardır. Hastalığa yakalanan kişilerin acil olarak tanımlanması, hastalığa yakalanan bu kişilerin etkili bir şekilde tedavi edilmesini sağlayacaktır. Bu bağlamda, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) bazlı yöntemler, hassasiyetle yanıt veren en genel ve yaygın olarak kullanılan yöntem olmuştur. Bununla birlikte, PCR uygulamalarında karşılaşılan bazı dezavantajlar nedeniyle (özellikle; test protokolündeki detaylar, zaman açısından uzun sürmesi, ekonomik olmaması, kullanıcının uzman olması gerekliliği, alanda/alan ölçümleri vb. için uygun olmaması vb), yeni nesil (bir başka deyimle hızlı sonuç verebilen, ekonomik, hassas, yerinde uygulama için uygun vb.) çözüm sağlayabilecek sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Çok sayıda test tabanlı analiz yöntem ve tekniğinde kullanılan farklı test-teşhis uygulamaları konusunda elektroanalitik sistemlerin önemli avantajları vardır. Bu sunum kapsamında, elektrot yüzeylerinin uygun biyokimyasal ve viral yapılar kullanılarak yüzey baskılı elektrotlar için düşük maliyetli, minyatürleştirilmiş elektrokimyasal platformlar uygun ajanlarla dekore edilmiştir. Bu platformlar, viral patojenik hastalıkların tanımlanması için bazı özel viral proteinlerin belirlenmesi şeklinde kullanılabilir. Bu çalışmada; bakır ile modifiye edilmiş olan grafit elektrotlar geliştirilmiş ve SEM ile karakterize edilmiştir. Geliştirilen elektrotlar değerlendirilen numunelerdeki protein miktarını ölçmek için Covid-19 N proteini antikoru ile donatılmıştır. Dönüşümlü voltametri (CV) sinyallerine bakıldığında N protein antikoru kaplanmış elektrodun 1.156 mA olduğu, N protein antijeni ile kaplanan elektrodun 0.712 mA olduğu saptanmıştır. N protein saptamasında modifiye edilmiş elektrotların elektrokimyasal aktivitesi üzerinde bariz bir etkisi olduğu gösterilmiştir. Yapılan ölçümlerde önce bilinmeyen numuneler için bir kalibrasyon eğrisi hazırlanmış ve daha sonra N protein miktarı virüs pozitif veya virüs negatif olarak belirlenmiştir.
Nefes figürü yaklaşımı ile sentezlenmiş gözenekli poliüretan filmlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve biyouyumluluklarının değerlendirilmesi
Günümüzde kullanılan çoğu biyomalzeme doğadan esinlenilerek yani biyomimik tekniğiyle geliştirilmiştir. Biyolojik sistemlere entegre edilecek malzemeler uygulamanın yapılacağı dokunun sahip olduğu morfolojik ve kimyasal özelliklerine uyum sağlamalıdır. Gözenekli yapıya sahip olmak hücre proliferasyonun sağlanması için en önemli özelliklerden biri olmuştur. Gözenekli yapı oluşumu için birçok farklı metot olmasına rağmen çoğu karmaşık ve pahalıdır. Çevre dostu, daha ucuz ve karmaşık olmayan gözenekli yapı üretim tekniklerinden birisi Nefes Figürü (Breath Figure-BF) metodudur. Biomimik tekniğiyle geliştirilen biyomalzemelerden geliştirilen ürünlerin çoğunluğunun ana malzemesini polimerler oluşturmaktadır. 60'larda biyomalzeme olarak ilk kez kullanılan poliüretan (PU) kardiyo vasküler sistemlerde kullanılan vazgeçilmesi zor biyomalzeme ham maddelerinden birisidir. Tez kapsamında kardiyo vasküler sistemler için ilaç taşıyıcı sistem geliştirilmesi amacıyla PU kullanılarak BF yaklaşımıyla gözenekli film sentezlenmiştir ve literatürde ilk defa böyle bir çalışma yapılmıştır. Yapılan karakterizasyonlar sonucu polimer derişimi 5 mg.ml-1 olduğunda elde etmek istediğimiz gözenek diziliminin üretimi daha verimli hale gelmiştir. Aynı zamanda BF metoduyla film sentezi sırasında bir diğer önemli parametre bağıl nem (RH) yüzdesidir ve polimerin türüne göre farklılık göstermektedir. PU'la düzenli dağılıma sahip gözenekli film en iyi %75 RH'de elde edilmiştir ve 5,10 ve 20 dk neme maruz bırakma süreleriyle morfolojik etkileri incelenmiştir. Gözenek dizilimini etkileyen bir diğer parametre olan neme maruz bırakma süresi (uygulama zamanı) PU için 10 dk olarak saptanmıştır ve %55, %60, %65, %70, %75 ve %80 RH değerlerinde morfolojik etkileri incelenerek PU için en optimum koşullar belirlenmeye çalışılmıştır. Morfolojik karakterizasyon sonucu incelenen parametreler arasında en optimum koşul polimer derişimi 5 mg.ml-1, sistem atmosferi %75 RH'de ve uygulama zamanı 10 dk olduğu koşullar olarak belirlenmiştir. Üretilen gözenekli filmlerin kardiyo vasküler sistemler için uygunluğu insan umbilikal damar endotel hücre hattı (HUVEC) üzerinde test edilmiş ve toksik etki göstermediği kanıtlanmıştır. Statinlerden biri olan atorvastatin yüklenerek ilaç salım deneyleri gerçekleştirilmiş ve ilaç salım ajanı olarak kullanımına yönelik ümit vaad eden sonuçlar alınmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar temel alınarak BF yaklaşımıyla üretilmiş olan PU filmler biyomalzemeler alanında gelecek vaad eden bir konumdadır.
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere ipek protein nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Son yıllarda kanser tedavisinde yeni nesil bir yöntem olarak kanser hücrelerini hedeflemeye yönelik metodlar geliştirilmekte böylece sağlıklı hücrelerin zarar görmesi engellenebilmektedir. Bu yöntemlerden biri olan siRNA tedavisi, doğrudan sorunlu gene mRNA düzeyinde etki ederek potansiyel bir terapötik yaklaşıma sahiptir. Ancak siRNA'nın sahip olduğu negatif yükün etkisiyle hücre membranından kolay geçememesi, plazma ve hücresel sitoplazmada nükleazlar tarafından hızlı bir şekilde degredasyona uğrama ihtimali ve dolayısıyla yarı ömrünün kısa olması terapötik kullanımını kısıtlayan engellerdendir. Dolayısıyla, siRNA taşınımı için etkili ve uygun bir taşıyıcı sisteminin kullanımına ihtiyaç duyulmaktadır. DNA, RNA ya da ilaç gibi ajanların hücre içine alınmalarını kolaylaştırmak ve olası toksisiteleri minimuma indirmek için nanopartiküller uygun boyutlarıyla taşıyıcı olarak sıklıkla kullanılmaktadır. İpek protein nanopartiküller toksik olmamaları, biyobozunur olmaları, vücuttan kolay atılabilmeleri, kararlılıkları ve fonksiyonel gruplar içermeleri nedeniyle hücre kültürü ve doku mühendisliği araştırmalarında kullanılan FDA onayı almış bir malzemedir. Ayrıca, genetik materyal taşıyıcısı olarak yüksek transfeksiyon etkisi ve DNaz enzimlerine karşı dirençliliği nedeniyle viral olmayan taşıyıcı sistemlerde son yıllarda tercih edilen cazip malzemelerdendir. Bu tez kapsamında serisin ve fibroin ipek proteinleriyle albuminin farklı oranlardaki etkileşimleriyle elde edilen dokuz farklı nanopartikül yapısı sentezlenmiş, optimizasyon ve karakterizasyonları yapılmıştır. Nanopartiküller PLL (poli-l-lizin) ile etkileştirilerek siRNA bağlanması arttırılmış ve ligand olarak hiyaluronik asit (HA) ile modifiye edilerek larinks kanseri hücrelerine seçimli nanopartiküller elde edilmiştir. CK2, ASH2L ve Siklin D1 hedefleyen siRNA'lar ile donatılan nanopartiküllerin gen susturma etkinliği HEp-2 hücre hattında in vitro ve fare modellerinde in vivo olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, PLL ile dekore edilmiş, HA bağlı albumin:serisin (Alb:Ser) 2:1 w/w nanopartiküllerinin, diğer nanopartikül yapılarına göre siRNA taşınımı için daha iyi bir aday olduğu ve larinks kanseri tedavisinde umut vaat edici terapötik potansiyelin olduğunu göstermektedir.
Doku mühendisliği yaklaşımları ile nazal rekonstrüksiyonda kullanılmak üzere biyopolimerik doku iskelelerinin geliştirilmesi
Burun kemiği ve kıkırdak patolojileri, sıklıkla karşılaşılan ve yaşam kalitesini olumsuz etkileyen vakalardır. Burnun fonksiyonel ve estetik olarak yeniden yapılandırılması; uygun malzemenin seçilmesi ve gerekli tasarımın uygun bir şekilde yapılmasına bağlıdır. En çok kabul gören yaklaşım olan rekonstrüksiyon çalışmalarında otolog kıkırdak tedavileri, cerrahi komplikasyonlar ile sınırlı olmaktadır. Bu gibi sınırlamalar nedeniyle alloplastik uygulamalar (Gore-Tex ®, politetra-floroetilen, [PTFE] bazlı; Lactosorb ®, yüksek yoğunluklu polietilen [HDPE] esaslı gibi)ın kullanımı artmaktadır. Bu tür sistemler otolog tedavilerde yaşanan sınırlamaları minimize ediyorsa da alloplastiklerin de, özellikle implantasyonda meydana gelebilecek komplikasydan dolayı yeni nesil tedavi rejimlerine önemle ihtiyaç duyulmaktadır. Sağlıklı nazal hücrelerle dekore edilmiş, zamanla biyolojik olarak bozunabilen, biyolojik uyumlu doku iskelerinin geliştirilmesi olarak hücre ve doku mühendisliği temelli tedavi yaklaşımlarının önemi artmaktadır. Sunulan tez kapsamında; değişik sebeplerle meydana gelen nazal olumsuzlukların giderilmesinde kullanılmak üzere nazal rekonstrüksiyon sistemlerinin biyolojik olarak bozunabilen ve biyolojik uyumlu (doğal polimerlerden; polisakkarit, protein esaslı) malzemelerden yararlanılması planlanmıştır. Bu malzemelerden bazıları; suda çözünebilenler (örneğin; aljinat, ipek proteinleri vb.) ya da organik çözücüde çözünebilen yapılar(örneğin; polihidroksialkanoat[PHA]'lar vb.) şeklinde düşünülmüştür. Doku iskelelerinin oluşturulmasında liyofilizasyon ve elektrostatik eğirme (electrospinning) teknikleri kullanılmıştır. İlk olarak suda çözünür polimerik yapılar kullanılarak önceden hazırlanan burun kalıpları uygun polimerlerle doldurularak 3 boyutlu doku iskelesinin bileşenlerinden biri olan süngerimsi tip yapı geliştirildi ve a liyofilize edildi. Mikro ve nano liflerden oluşan matrikslerin elektroeğirme tekniğiyle katmanlı yapılar halini alarak, taramalı elektron mikroskobu(SEM) sistemi ve makroskopik resimlerle morfolojik olarak analiz edildi. Hidrojel doğasına sahip yapıların kullanılması sebebiyle su alma davranışları incelendi. Anahtar Kelimeler: Biyopolimer, Doku İskeleleri, Doku Mühendisliği Yaklaşımları, Nanofiberler, Nazal Rekonstrüksiyon.
Investigation of genetical material decorated nanoparticles usability as a new generation biochemical strategy in cancer therapy
Breast cancer (BC) is the second most frequently diagnosed cancer type worldwide. Triple negative breast cancer (TNBC) type is a considerably aggressive one compared to other breast cancer subtypes with high metastasis, relapse and mortality rate in patients. Due to its significant genetic heterogeneity and deficiency of molecular targets such as estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR) and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2), no effective targeted therapy strategies are available for TNBC. In recent years, emerging evidence has revealed that short non-coding microRNAs (miRNA) are broadly involved in various cancer pathophysiological processes including cell cycle, proliferation, differentiation, migration/invasion and aging, via regulating the expression of the target genes that are active in those pathways. miRNAs gain an important role as therapeutics by enabling the degradation of the target mRNA or the inhibition of translation. Therefore, miRNA-based therapeutics may be a novel therapeutic approach, especially for TNBC patients. However, safe and efficient delivery systems are required for miRNAs to be successfully used in clinical trials. In the presented study, poly-L-lysine (PLL) modified sericin (Ser) coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) (PLL/Ser-SPIONs) were synthesized and characterized as miRNA delivery vehicle for TNBC therapy. PLL/Ser-SPIONs were obtained in a size range of 25-30 nm with a cationic zeta potential value that is +13 mV. The nanoparticles were interacted with different concentrations of miRNA (miR) control and the range of the binding efficiencies was found to be as 97-99%. Transmission electron microscopy (TEM) and confocal microscopy analyses exhibited that miR-control or control small interfering RNA (siRNA) loaded PLL/Ser-SPIONs were successfully uptaken by TNBC (MDA-MB-231) cells. miR-329 was chosen as a target miRNA after analyzing several miRNA databases and discovering that its overexpression is related to high survival rate in patients with TNBC. It was demonstrated by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) that miR-329 expression level is significantly reduced in many TNBC cell lines. In vitro delivery of miR-329 either using PLL/Ser-SPIONs or a commercial transfection reagent inhibited proliferation, invasion/migration and enhanced apoptosis rate in TNBC cells. The underlying molecular mechanism of miR-329 based therapy was investigated via a number of target prediction algorithms and they showed that miR-329 has binding sites at three prime untranslated region (3'-UTR) of eukaryotic elongation factor-2 kinase (eEF2K) and AXL genes. In addition, by Western Blot assay, upregulated levels of both eEF2K and AXL were observed in TNBC cells, and it was also found that these genes are associated with shorter overall survival in TNBC patients. More important, after miR-329 delivery in TNBC cells, both eEF2K and AXL expressions were remarkably inhibited. The TNBC cells were also treated with specific siRNAs for eEF2K and AXL, and silencing these genes recapitulated the effects of ectopic expression of miR-329 by reducing the cell growth and invasion/migration. Furthermore, in vivo delivery of miR-329 loaded PLL/Ser-SPIONs led to a drastic inhibition in tumor growth in TNBC orthotopic xenograft models (MDA-MB-231 and MDA-MB-436) in mice. A significant knockdown of eEF2K and AXL levels was also observed in tumor samples by Western Blot analysis. In addition, PLL/Ser-SPIONs-miR 329 treatment in mice did not cause any detectable side effects. These obtained results suggest that miR-329 acts as a tumor suppressor (TS) and its reduced expression results in an increase in eEF2K and AXL expressions that lead to progression of TNBC. Moreover, this work also suggests PLL/Ser-SPION as a potential theranostic (therapy+diagnostic) agent with its multifunctional property. Taken all together, this study shows that PLL/Ser-SPIONs-miR 329 system may be a promising and novel miR-therapy strategy against TNBC providing a safe and high antitumor efficacy.
Development and characterisation of magnetically responsive and active agent loaded alginate based microspheres to be used in the treatment of hepatocellular carcinoma (HCC)
Today, cancer is the foremost common and deadly disease in the world. One of the most important cancer types is liver cancer and occurs either by being directly involved with liver cells resulting in primary liver cancers, or by the metastasis of other cancer cells originating from different organs and reaching the liver second-hand, thus resulting in secondary liver cancer. Among the liver cancer types, especially in the primary liver cancers, the cancer type named hepatocellular carcinoma (HCC) plays the largest part and is considered to be a global health problem worldwide. Whether for the new HCC cases occurring every year or for the fact that it makes up a considerable part of diseases resulting in death, HCC has currently been divided into three fundamental stages: early, middle, and advanced. While surgical intervention or ablation can have a high success rate when treating HCC in its early stage, for patients at the middle stage transarterial characterization and chemoembolization (TACE) procedures provide both a better success in treatment and a prolonged life regiment. Within the scope of the presented thesis, a chemoembolization agent, containing a new generation drug and imaging agent used in TACE applications, is to be developed which can be visualised using a magnetic resonance imaging (MRI) machine. For this purpose, the development and evaluation of microspheres in clinical applications carried out by in vitro tests, especially of alginate based polymer structures combined with appropriate antineoplastic agents (such as Sorafenib) is the aim of this project. Additionally, super paramagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs), which were synthesized for the purpose of MRI imaging and therefore tracking the microspheres during the treatment process, were tested for their potential in use during treatment via hyperthermia.