Nanoparticles
312 theses under this subject heading
Glioblastom tedavisinde ileri yaklaşım: Tümör mikroçevresine duyarlı ve dual etkili nanopartiküler sistemlerin radyoterapinin etkinliğini artırmak için tasarlanması ve değerlendirilmesi
Glioblastom hızlı proliferasyon, yüksek invazyon gibi özellikleri nedeniyle en agresif beyin tümörlerindendir. Bu tez çalışması kapsamında, radyoterapi ve kemoterapi yaklaşımlarının birlikte kullanılarak glioblastomun (GBM) etkin tedavisini sağlamak üzere; scFvEGFR ile tümöre hedeflendirilmiş, radyoterapinin etkinliğini artırmak üzere Perflorokarbon içeren, radyoterapi sonrası GBM hücrelerinde meydana gelecek hasarın onarılmasını engellemek üzere talazoparib (TLZ) yüklenmiş poli(laktik-ko-glikolik asit (PLGA) nanopartikül formülasyonları tasarlanmış, hücre kültürü ve tümör geliştirilmiş deney hayvanları üzerindeki etkinliği değerlendirilmiştir. TLZ içeren metil selüloz nanokapsüllerinin (MSN) ve PLGA nanopartiküllerin hazırlanması için çözücü ekstraksiyon ve evaporasyon yöntemi kullanılmıştır. PAA/EDC/NHS kaplı, TLZ yüklü MSN ve tetradekaflorohekzan içeren PLGA nanopartikül formülasyonlarına scFvEGFR konjugasyonu gerçekleştirilmiş ve sonuç formülasyon hazırlanmıştır. Sonuç formülasyonların küresel yapıda olduğu ve uzun süreli salım sağladığı tespit edilmiştir. Formülasyonların hücre kültüründe belirli düzeyde hücreler üzerinde sitotoksisiteye sahip olduğu gösterilmiştir. Formülasyonun hedeflendirme maddesi (scFvEGFR) taşımasının hücre kültüründe hücre içi alımını artırdığı gösterilmiştir. İn vivo çalışmalarda sonuç formülasyonun diğer formülasyonlara ve TLZ çözeltisine göre sıçanlarda GBM modeli tedavisinde etkili olduğu gösterilmiştir. Bu sonuç TUNEL yöntemi ile teyit edilmiştir. Tümör büyüklüklerinin değerlendirmesinde histopatolojik sonuçlar ve MR sonuçları arasında güçlü bir korelasyon bulunmuştur. Biyodağılım çalışmalarında TLZ çözeltisine göre sonuç formülasyonun beyin dokusuna daha yüksek oranda TLZ taşınmasını sağladığı gösterilmiştir.Literatürdeki güncel araştırmalarda tümördeki hipoksik bölgeler nedeniyle radyoterapide etkin sonuçlar alınamadığı ve güçlü bir radyo-duyarlılaştırıcı olması nedeniyle oksijen molekülünün bu problemin aşılmasında etkin rol alabileceği bildirilmiştir. Bu nedenle tez kapsamında geliştirlecek nanopartikül formülasyonunda yüksek oksijen taşıma kapasitesine sahip olan perflorokarbon kullanılacaktır. Ayrıca antikorlara göre daha az immünojenik ve küçük boyutta olmaları nedeniyle nanopartiküllerin hedeflendirilmesinde hastalığa spesifik hedefleme ligantlarından antikor fragmanları kullanılacaktır. Poli (ADP-riboz) polimeraz (PARP) inhibitörleri, hücrelerde meydana gelen DNA hasarını onarılmasını sağlayan PARP'ı inhibe ederek etki göstermeleri ve kemoterapötik ilaçlara göre daha az yan etki oluşturmaları nedeniyle tümör tedavisinde oldukça dikkat çekmektedir. Bu nedenle tez kapsamında etkin madde olarak bir PARP inhibitörü kullanılması hedeflenmektedir. Bütün bu bilgilerin ışığı altında bu tezin amacı, glioblastomun tedavisini sağlamak üzere, hedeflendirilmiş, perflorokarbon ve etkin madde içeren PLGA nanopartikül formülasyonlarının tasarlanması ve hücre kültürü ve tümör geliştirilmiş deney hayvanları üzerindeki etkinliğinin değerlendirilmesidir.
Adli bilimlerde, vakaların aydınlatılmasında önemli olan bazı biyolojik sıvıların tür ve özelliklerinin analizinde nanopartikül kullanılması ve raman spektroskopinin etkinliğinin araştırılması
Adli bilimlerin önemli yönlerinden biri de olay yerinden sağlıklı bir şekilde kanıt elde edilmesidir. Bunlar çok çeşitli olup özellikle vücut sıvıları (kan, ter, idrar, semen, saliva vb), adli tıp araştırmaları için en önemli kanıtları oluşturmaktadır. İncelenen alanda bulunan lekenin meyve/sebze suları dahil herhangi bir organik/biyolojik sıvı mı yoksa bir canlıya ve en nihayetinde de bir insana ait vücut sıvısı olup olmadığının belirlenmesi, ardından bunun tanımlanması ve niteliklerinin belirlenmesi çok değerlidir. Vücut sıvılarının kanıt teşkil edecek aşamaya getirilmesi ve bunun çok kısa sürede yapılması hem olayın çözümlenmesinde hem de adaletin doğru işlemesinde ve sonuçlandırmasında önemli bir yer tutmaktadır. Adli tıpta yapılan testlerin numuneyi tahrip etme durumu, test sürelerinin uzun zaman alması, olay yerinde bilinmeyen bir lekenin karakterizasyonunda zorlukların olması, kısacası konvansiyonel yöntemlerin çoğu kez yetersiz kalması bilinen bir durumdur. Doktora tez çalışması kapsamında vücut sıvılarının analizinde yetersiz görülen konvansiyonel yöntemlerin yerine, farklı nanoteknolojik analiz yöntemlerinden yararlanılarak Raman ve Yüzey Zenginleştirilmiş Raman Spektroskopi (SERS) ile çok küçük miktarlardaki kanıt materyallerinden, kısa sürede, sağlıklı tespit ve teşhis yapılmasının sağlanması amaçlanmıştır. Literatürde vücut sıvılarının ve benzer fiziksel özellikteki sıvıların Raman ve SERS spektrumlarının ayrı ayrı incelendiği çalışmalar bulunmakla birlikte, bu sıvıların karmaşık bir halde olduğu durumları gösteren bir çalışma görülmemiştir. Bu tez çalışmasında idrar, kan, saliva ve semen numuneleri ile bunlara benzer fiziksel özelliklere sahip sebze/meyve sularının karıştırıldığı durumlarda tespit edilebilirliği için SERS yöntemi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Raman ve SERS analizleri 785 nm dalga boyunda lazer kaynağa sahip Raman mikroskobu ile gerçekleştirilmiştir. Sinyal zenginleştirme için altın nanoçubuk (AuNR) ve gümüş nanopartikül (AgNP) kullanılmış, güçlendirme seviyeleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, biyolojik sıvıların kendilerine benzer fiziksel özellikteki sıvılarla karıştıklarında SERS ile tespit edilebileceğini göstermiştir. Ayrıca, AuNR ve AgNP'nin SERS spektrumlarında sinyal şiddetlerini önemli ölçüde arttırdığı ortaya koyulmuştur. Geliştirilen yöntem sayesinde karmaşık bir olay yeri incelemesinde biyolojik sıvıların tespiti için doğru sonuç veren, hızlı, tahribatsız ve maliyet etkin bir yöntem geliştirilmiştir. Bu çalışma Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenmiştir.
İrinotekan ve STAT3 inhibitörü yüklü PLGA-PEG nanopartiküllerinin küçük hücreli akciğer kanserine aktif hedeflendirilmesi ve In vivo-In vitro değerlendirilmesi
Akciğer kanseri(AK) kansere bağlı ölümlerde ilk sırada, görülme sıklığı açısından ise her iki cinsiyette de ikinci sırada yer almaktadır. Tüm AK vakalarının %13-15'ini oluşturan küçük hücreli akciğer kanseri(KHAK), tedavisinin zorluğunun yanında, çok hızlı ilerlemektedir. Teşhis öncesi metastaz oluşturmuş olma oranı yüksektir.İrinotekan; meme, akciğer kanseri gibi kanser türlerinde yüksek miktarda eksprese edilen topoizomeraz I enzimini inhibe ederek, DNA zincirlerinin kırılmasını indükleyip DNA replikasyonunu bozan bir antikanser moleküldür. Karaciğer ve tümörde, temelde karboksilesteraz enzimiyle, 100-1000 kat daha aktif formu olan SN-38'e dönüşmektedir. İrinotekanın tümöre ulaşmadan SN-38'e dönüşmesi, toksisitesi ve etkinliğinde heterojenliğe neden olmaktadır. Araştırmalar, Sinyal İletici ve Transkripsiyon Aktivatörü-3(STAT3) isimli transkripsiyon faktörünün bir çok insan kanser hücre hattında sürekli aktivasyon gösterdiği, kanserin gelişme ve ilerleme aşamalarında etkili olmakla kalmayıp; kanser hücrelerinin canlılığını sürdürmesi, immün sistem baskılanması ve anjiyogeneze de katkıda bulunduğunu göstermiştir.Bu nedenle, STAT3 inhibisyonu güncel bir kanser tedavisi yaklaşımı olarak araştırılmaktadır. Gerçekleştirdiğimiz ön çalışmalarda KHAK hücrelerinde STAT3 yolağının oldukça aktif olduğu gösterilmiştir. Tez kapsamında,Amerikan Gıda ve İlaç Kurumu(FDA) tarafından onaylı poli(laktik-ko-glikolik asit)(PLGA) polimerinin, poli(etilen glikol)(PEG) ile modifiye edilmiş formuyla nanopartiküllerin hazırlanması ve yüzeylerinin anti-CD56 monoklonal antikoruyla konjuge edilerek tümöre hedeflendirme amaçlanmaktadır. CD56, KHAK hücrelerinin yüzeyinde yüksek düzeyde bulunan bir membran molekülüdür. Nanopartiküllere irinotekan ve uygun bir STAT3 inhibitörü enkapsüle edilerek; irinotekanın farmakokinetik özellikleri geliştirilecek, sağlıklı dokularda toksik/yan etki oluşumu engellenecek, irinotekan-SN38 dönüşümü hedeflendirme ve kontrollü salım sayesinde büyük ölçüde tümör dokusunda gerçekleşecektir. Nanopartiküllerin in vitro-in vivo karakterizasyonu gerçekleştirilecektir. En agresif klinik tabloya sahip akciğer kanseri KHAK tedavisinde; klinik uygulamada kabul görebilecek bir nanopartiküler sistemle, kemoterapötik madde-inhibitör kombinasyonunun tümöre hedeflendirilmesinin etkinliği araştırılacaktır.
Migren tedavisinde kullanılmak üzere geliştirilen hibrit nanopartiküllerin In Vitro ve In Vivo etkinliklerinin değerlendirilmesi
Bu tez çalışmasında migren tedavisi için intranazal yol ile uygulanmak üzere; RZT yüklü CGRP(8-37) ile konjuge edilmiş PLGA nanopartiküllerinin geliştirilmesi, in vitro karakterizasyon ve hücre kültürü deneylerinin yapılarak in vivo fare modelinde beyne ulaşan RZT miktarının tespiti, metabolik analizler ve optogenetik yöntem ile oluşturulmuş kortikal yayılan depresyon migren modeli üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. PLGA polimerine CGRP (8-37) peptit konjugasyonu gerçekleştirilmiş ve bu konjugat kullanılarak sonuç nanopartikül formülasyonları uygun şekilde elde edilmiştir. Hücre kültürü çalışmalarında, konjugasyon ile nanopartiküllerin reseptöre afinitesinin arttığı bulunmuştur. Ayrıca formülasyonların in vivo deneylerde kullanılacakları konsantrasyonlarda sitotoksik olmadığı gösterilmiştir. İntranazal ve intraperitoneal uygulanması sonucu, formülasyonların RZT çözelti grubuna göre beyinde daha yüksek oranda RZT taşınmasını sağladığı ve konjugasyon yapılmış/hedeflendirilmiş nanopartikül formülasyonları ile beyinde daha yüksek oranda RZT taşınmasının gerçekleştiği tespit edilmiştir. Metabolomik çalışmalarda intranazal ve intraperitoneal formülasyon uygulamasından sonra beyinde bazı metabolit düzeylerinde değişiklik olduğu bulunmuştur. İn vivo fare migren modeli ile konjugasyon yapılmış/hedeflendirilmiş formülasyonlarının etkin olduğu gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Migren, Rizatriptan, CGRP(8-37), PLGA, Nanopartikül Temelli İlaç Taşıyıcı Sistemler Destekleyen Kurum: Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK); Öğrenci doktora eğitimi süresince TÜBİTAK 2244 (118C131) programında bursiyer olarak görev almıştır. Ayrıca in vivo deneyleri, TÜBİTAK 2214 (1059B142100088) bursundan faydalanarak ABD'de yürütmüştür.
Development of anticancer drug loaded nanoparticle and in-vitro evaluation
Colorectal cancer is the third most commonly occurring cancer which remains asymptomatic in its early stages, leading to 1.8 million diagnoses per year. If detected at an early stage, it can be treated through chemotherapy, with 5-Fluorouracil being a promising treatment option. However, this medication is accompanied by a significant number of side effects, making the treatment process unpleasant for patients. In this study, 5- FU was loaded into chitosan nanoparticles using an ionic gelation method, with the aim of reducing the drug's side effects and evaluating the cytotoxicity of the prepared nanoparticles. The prepared nanoparticles were characterized in terms of particle size, particle size distribution, zeta potential, morphology, encapsulation efficacy, in-vitro release, and in-vitro cytotoxicity. The nanoparticles were prepared in a pH of 4.5 using a 5:1 chitosan to tripolyphosphate ratio, resulting in a particle size of 217.03 ± 10.41, a PdI of 0.37 ± 0.11, and a zeta potential of 0.02 ± 0.02. The encapsulation efficacy was calculated as 15.69%, with a sustained release profile of approximately 40% over 24 hours. The cytotoxicity analysis showed that 5-FU-loaded chitosan nanoparticles effectively stopped the proliferation of CT-26 colorectal cancer cells with a lower concentration of 5-FU compared to free 5-FU. In conclusion, the prepared nanoparticles exhibit stable, uniform distribution, appropriate particle size, and efficient encapsulation capability. Furthermore, they demonstrate an initial burst release followed by sustained release after 24 hours, making them a promising candidate for the treatment of colorectal cancer with further in-vivo investigations and clinical trials.
Akciğer kanseri tedavisinde kullanılmak üzere nanopartikül içeren kuru toz inhaler formülasyonu hazırlanması, karakterizasyonu ve in vitro değerlendirilmesi
Bu tezde küçük hücreli dışı akciğer kanseri tedavisinde kullanılmak üzere gefitinib nanopartikülleri içeren kuru toz inhaler formülasyonu geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla 130 nm'nin altında albümine bağlı gefitinib nanopartikülleri yüksek basınçlı homojenizasyon yöntemi ile hazırlanmış ve tümöre aktif hedefleme amacıyla hyaluronik asit (HA) kaplaması yapılmıştır. Formülasyonlarda hedeflenen boyutlarda tekdüze nanopartiküllerin eldesi için akciğerin yüzeyinde doğal yüzey aktif madde olarak bulunan Dipalmitoil fosfatidilkolin (DPPC) kullanılmıştır. Nanopartiküllerin inhale edilebilir boyutlara ve toz özelliklerine sahip olabilmesi için formülasyonlara taşıyıcılar eklenmiş ve liyofilize edilmiştir. Kuru toz inhaler (KTİ) formülasyonlarının aerosolize olarak akciğerin derinliklerine ulaşabilmesi için partiküllerin 1-5 μm aerodinamik çapa sahip olması amaçlanmıştır. Farklı taşıyıcılar içeren kuru toz inhaler formülasyonlarının aerodinamik özellikleri Andersen Kademeli Ayrıştırıcı (ACI) ile analiz edilmiştir. Taşıyıcı olarak fenilalanin-mannitol kombinasyonu ile en iyi aerodinamik özellikler ve in-vitro salım davranışı sağlanmıştır. Suda çözünmeyen kristal yapılı gefitinibin nanopartikülleri oluşturularak yüzey alanı geniş, inhale edilebilir amorf yapılı liyofilize toz hale getirilmesi ile sudaki çözünürlüğü artırılmıştır. Simüle akciğer sıvısı ortamında yapılan in vitro salım deneylerinde geliştirilen KTİ formülasyonunun 72 saat boyunca etkin madde salımına devam ettiği görülmüştür. Lewis Lung Carcinoma-1(LLC1) hücre hattında yapılan 3(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolyumbromür (MTT) testleri ile KTİ formülasyonun 72 saatte gefitinib etkin maddesine göre çok daha düşük dozlarda kanser hücrelerinin canlılığını azalttığı görülmüştür. Nil kırmızısı yüklenen KTİ formülasyonlarının LLC1 hücrelerine alımı floresans mikroskobu ile görüntülenmiştir.
Melanomanın topikal yolla tedavisine yönelik metformin yüklü polikaprolakton nanopartikül içeren jel formülasyonu hazırlanması ve In Vitro değerlendirilmesi
Melanoma metastaz yeteneği yüksek olan, tedavisi en zor kanser türlerindendir. Melanoma tedavisinde kullanılan kemoterapötik ilaçlara direnç gelişmesi nedeniyle tedavi etkinliği düşüktür. Bunun yanı sıra kemoterapötik ilaçlar ile sistemik yan etkiler de görülebilmekte, bu da sağlıklı dokularda hasar meydana getirebilmektedir. Melanoma tedavisinde kemoterapiye ek olarak, radyoterapi, fotodinamik terapi ve gen terapisi de uygulanmaktadır. Ancak bu yöntemlerin de üstünlükleri ve sakıncaları bulunmaktadır. Kötü prognoz ve tedavideki yetersizlikler göz önüne alındığında, melanomada yenilikçi tedavilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada terapötik madde olarak melanomada antikanser etkinliği olduğu literatür çalışmalarında gösterilmiş biguanidin türevi bir antidiyabetik olan metformin HCl (Met) seçilmiştir. Etkin maddenin patolojik bölgeye lokal olarak uygulanabilmesi ve metforminin nanopartiküllere yüklenmesiyle topikal uygulama sonrası deride tutulumunun arttırılması amaçlanmıştır. Topikal uygulamalarda derinin en üst tabakası olan stratum korneumun aşılması zor olmakta ve tedaviyi sınırlamaktadır. Tez çalışmamızda etkin madde Polikaprolakton (PCL) nanopartikül içine hapsedilerek partikül boyutu küçültülmüş ve etkin maddenin deriye penetrasyonu arttırılmıştır. Hücre kültürü çalışmaları ile metformin HCL yüklü PCL Nanopartikül (NP) içeren Kitosan (CS) jel formülasyonunun serbest metformin içeren jele kıyasla daha etkili olduğu görülmüştür. Yapılan in vitro karakterizasyon ve ex-vivo çalışmalar sonucunda melanomanın topikal yolla tedavisinde Met yüklü PCL nanopartikül içeren kitosan jel formülasyonunun umut vaad eden sistemler olduğu sonucuna varılmıştır.
Doksorubisin ve elakridar içeren PLGA/silika hibrit nanopartiküllerin formülasyonu ve meme kanserindeki etkinliğinin değerlendirilmesi
Doksorubisin kanser tedavisinde tek başına etkili olmasına rağmen, P-glikoprotein (P-gp) substratı olması etkinliğini sınırlamaktadır. Gelişen bu ilaç direncinin aşılması amacıyla çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir. Bunlardan biri P-gp substratı antikanser ilacın, P-gp substratı olan başka bir madde ile birlikte uygulanmasıdır. Bu amaçla kullanılan inhibitörlerden olan Elakridar, BCRP (meme kanseri direnç proteini) ve P-gp'yi inhibe etmesinden dolayı üzerinde en sık araştırma yapılan inhibitörlerden biri olmuştur. Gelişen ilaç direncinin aşılmasında umut vadeden bir diğer yaklaşım ise antikanser ilacın nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemler içerisine yüklenmesi ve bu sistemlerin kanser hücrelerinde bulunan reseptörlere hedeflendirilmesidir. Bu tez kapsamında mezoporlu silika nanopartiküllerine doksorubisin yüklenerek kanser hücrelerine yüksek seviyede penetre olabilen küçük boyutta (~50 nm), folik asit ile aktif olarak hedeflendirilmiş nanopartiküller hazırlanmıştır. Hazırlanan bu nanopartiküller, pasif hedeflendirilme ile istenilen dokuda birikmenin sağlanması ve kanda kalış sürelerinin uzatılması amacıyla P-gp inhibitörü olan elakridar ile birlikte PLGA-PEG'den oluşan ikinci bir polimerik sisteme yüklenmiştir. Geliştirilen bu ilaç taşıyıcı sistem detaylı olarak karakterize edilmiş; sitotoksisiteleri, hücre içine alımları ve mekanizmaları T47-D, ZR-75-1 ve EMT6/AR1(doksorubisine dirençli) meme kanseri hücre hatları kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen nano ilaç taşıyıcı sistem doksorubisin çözeltisine ve piyasadaki ticari nanoilaç olan Caelyx®'e göre belirgin derecede daha iyi sonuç vermiştir. Anahtar Kelimeler: PLGA hibrit nanopartikül, elakridar, mezoporlu silika nanopartikülleri, meme kanseri, aktif ve pasif hedeflendirme
Ardıç (Juniperus oxycedrus L. ssp. oxycedrus) bitkisi biyopolimerinden nanopartikül sentezlenmesi, karakterizasyonu ve antioksidan etkisinin incelenmesi
İnsanoğlu ilk çağlardan beri çevresindeki bitki, mantar ve diğer canlıları kendi amaçları için kullanmaya başlamış ve zamanla hangisinin hangi amaçlar için kullanacağını öğrenmiştir. Bitkiler tarafından üretilen maddeler diğerlerine göre daha fazla önem kazanmış ve saflaştırılmaya başlanmıştır. Bugün kullanılan ilaçların büyük bir kısmı ya bitki ekstraktlarından elde edilen bileşikler ya da bu bileşiklerin türevleridir. Son zamanlarda teknolojik gelişmeler ile beraber bu bileşiklerden nanopartiküllerin sentezlenmesine olan ilgi artırmıştır. Bu doktora tezi kapsamında tıbbi ve farklı kullanım alanları olan ardıç (Juniperus oxycedrus L. ssp. oxycedrus) türünün meyve metanol ekstraktı (AE), ekstraktan elde edilen amentoflavone ve cuprassoflavone karışımı (AC) ve bunlardan elde edilen nanopartiküllerin (p(AE), p(AC)) sentezlenmesi hedeflenmiştir. Kullanılan bu malzemelerin kan uyumluluk testleri, antibakteriyel ve antioksidan özellikler araştırılmıştır. Sentezlenen nanopartiküllerin yüzey yükü ve boyut analizi, sıcaklığa bağlı yapısal bozunma davranışları, olası bağ yapıları ve morfolojik özellikleri çeşitli enstrümental analiz cihazları kullanılarak incelendi. Sentezlenen nanopartiküllere ayrıca ağrı kesici (parsetamol) ve antikanserojen (5-fluorouracil (5-Fu) ve Paklitaksel) ilaçlar yüklendi. İlaç yüklü bu partiküllerin farklı pH ortamında salım davranışı ve farklı ilaç salım kinetik modelleri incelenmiştir. Ayrıca deneysel olarak karaciğer harabiyeti oluşturulmuş sıçanlarda AC ve p(AC) nanopartiküllerin serum biyobelirteçlerinden aspartat aminotransferaz (AST), alanin aminotransferaz (ALT), üre ve keratin (Cre) seviyeleri ile karaciğer, böbrek, dalak, beyin, akciğer, kan ve kalp dokularında katalaz (CAT), glutatyon redüktaz (GR), süperoksid dismutaz (SOD), glutatyon S-transferaz (GST) enzim aktiviteleri ve redükte glutatyon (GSH) seviyeleri ile lipid peroksidasyon (Malondialdehit) (MDA) düzeyleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan ardıç meyve metanol eksraktı, AC p(AE) ve p(AC) nanopartiküllerin kana uyumlu, antioksidan ve antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu tespit edildimiştir. Parasetamol yüklü p(AE) nanopartiküllerinden % 95 parasetamol salındığı gözlenmiştir. Farklı ilaç yüklenen p(AC) nanopartikülerinden ise pH 5.4'te % 97 parasetamol, pH 8'de % 90 paklitaksel ve pH 7.4'te % 99 5-Fu salındığı belirlenmiştir. İlaç yüklü nanopartiküllerin ilaç salım kinetik modelleri incelendiğinde p(AE) parasetamol için pH 7.4'te Higuchi modeline, p(AC) parasetamol için pH 5.4'te Krosmeyer-Peppas modeline, p(AC)5-Fu için pH 8'de Higuchi modeline ve p(AC) paklitaksel için pH 8'de Krosmeyer-Peppas kinetik modeline uyduğu görülmüştür. Sentezlenen partiküllerin sıçan uygulamalarında serum biyobelirteçlerinde genel olarak olumlu etki ettiği ve antioksidan enzimlerin aktivitesi ile GSH ve MDA seviyelerinde farklı dokularda farklılıklar olmasına rağmen genel olarak olumlu etki ettiği tespit edilmiştir.
Thermodynamic analysis and emission assessment of a diesel engine fueled with various fuels
In this study, JIS#2 diesel and BDF100 biodiesel fuels are used to operate the diesel engine at 1800 rpm for with and without after treatment systems. After treatment systems are considered as Diesel Oxidation Catalyst (DOC) and Diesel Particulate Filter (DPF). The silicon carbide (SiC) and cordierite are used as DPF materials. The fuels are used in the diesel engine at 100 Nm, 200 Nm and full load (294 Nm) for without after treatment system test, while they are tested at 100 Nm and 200 Nm engine loads for after treatment systems. The exhaust emissions, particle concentration, soot concentration and specific fuel consumptions of the engine are experimentally evaluated, and the energy, exergy, environmental, enviroeconomic, sustainability, thermoeconomic and exergoeconomic analyses are performed. The biodiesel fuel is 100% biodiesel (BDF100) which is basically obtained from the cooking oil. The fuels are used to operate 4-cylinder, 3L, turbocharged and intercooled diesel engine. Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) is used to measure the size distribution of the engine exhaust emission particles. The measurement of the THC (Total Hydro Carbon), NOx, CO and CO2 exhaust emissions, particle numbers (PN), soot, specific fuel consumptions are conducted during the experiment. It is found from this thesis that (i) Most of the exhaust emissions rates (except NOx) are inversely proportional to engine load. If the engine load increases, the NOx emissions increase too. (ii) The CO2 and NOx emission rates of the biodiesel fuel are generally more than the diesel fuel, while the CO and HC emission rates of the diesel fuel are more than the biodiesel fuel. (iii) The lower heating value (LHV) of the diesel fuel is more than the LHV of the biodiesel fuel. (iv) The specific fuel consumption of the biodiesel fuel is higher than the diesel fuel. (v) The particle concentration of the diesel fuel is higher than the biodiesel fuel. Moreover, the maximum total particle concentrations are calculated at 100 Nm torque for both of the fuel types and the particle concentrations of the fuels are inversely proportional to the engine load. (vi) The soot concentration is inversely proportional to the engine load. Also, the soot concentration of the biodiesel fuel is less than diesel fuel. (vii) The maximum energy efficiency is found for the diesel fuel, while the biodiesel fuel has the minimum rate. (viii) The energy efficiency is directly proportional to the engine load. (ix) The biodiesel fuel has higher exergy efficiency than the diesel fuel at every engine load. (x) The environmental and enviroeconomic parameters are directly proportional to the engine load. (xi) When the DOC is used with cordierite diesel particulate filter, the exhaust emission particle reduction rate is found as 98.57%. If the DOC is used with SiC diesel particulate filter, 99.97% of the exhaust emission particle can be prevented. Despite the fact that there is a little difference, the SiC diesel particulate filter prevents more exhaust emission particle than cordierite. (xii) The biodiesel fuel causes less entropy generation than the diesel fuel for every engine loads and after treatment option (with and without after treatment). The biodiesel fuel is more effective than the diesel fuel in terms of efficiency, environmental and economic aspects. The biodiesel fuel has also less total nanoparticle concentration and entropy generation than the diesel fuel for every engine load and after treatment option (with and without after treatment).
Alkole bağlı olmayan karaciğer yağlanması tedavisinde nano-enkapsüle ilaçların etkinliğinin LC/Q-TOF MS ile gerçekleştirilen metabolomik ve lipidomik çalışmalarla in vitro değerlendirilmesi
Bu tez çalışmasında alkole bağlı olmayan karaciğer yağlanması (NAFL) tedavisinde amfifilik siklodekstrin nanopartiküller kullanılarak geliştirilen nano-enkapsüle ilaçların etkinliğinin lipid profili üzerinde meydana getirdiği değişikliğin Q-TOF LC/MS sistemi kullanılarak in vitro düzeyde değerlendirilmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla; halihazırda tedavide kullanılan çeşitli ilaçlar ve E vitamini kullanılarak geliştirilen nano-enkapsüle formülasyonlar, karaciğer kanseri hücre hattı HEPG2'ye uygulanacaktır. Aynı anda; ilaçlar ve E vitamini, enkapsüle edilmeden de HEPG2 hücrelerine uygulanacak ve de iki grup arasında lipid profilinde gerçekleşen değişim Q-TOF LC/MS cihazı kullanılarak C18 kolon ile gerçekleştirilecek çalışma sonucunda ortaya konulacaktır. C18 kolon kullanılarak gerçekleştirilecek çalışmada, öncelikle analitik yöntem ile ilgili şartların optimize edilmesi gerekecektir. Bu amaçla lipidlerin, hücre hattından ekstraksiyonu için çeşitli numune hazırlama teknikleri denenecektir. Daha sonrasında ekstre edilen lipidlerin ayrılması ve analiz edilebilmesi için sabit faz ve hareketli faz ile elüsyon programında değişiklikler yapılarak en yüksek sayıda lipidin profillenebilmesi için çalışılacaktır. Profillenebilen lipidler, her iki grup için yarı-kantitatif olarak karşılaştırılacak ve değişimin her bir tanımlanabilen lipid için ne düzeyde olduğu incelenecektir. Ardından, değişen lipid profili yorumlanarak nano-enkapsüle ilaç kullanımının avantaj ve dezavantajları değerlendirilecektir.
Koenzim Q10 nefropatisinde koenzim Q10 içerikli nanoterapötiklerin tedavi etkinliğinin araştırılması ve in vitro modelde mitokondriyal fonksiyonlarının karşılaştırılması
KoenzimQ10 (CoQ10) biyosentezinde rol alan genlerdeki mutasyonlardan kaynaklanan CoQ10 eksikliği başta böbrekler olmak üzere birçok sistemi etkilemektedir. Bunlardan COQ8B mutasyonları, adölesan yaş grubunda ortaya çıkan kronik böbrek yetmezliğinin önemli bir nedeni olarak tanımlanmıştır. COQ8B mutasyonu olan hastalar proteinüri evresinde iken teşhis edilip ekzojen oral CoQ10 tedavisine başlandığında proteinürinin azaldığı ve böbrek fonksiyonlarının korunabildiği ortaya konmuştur. Ancak CoQ10, yüksek molekül ağırlığı ve lipofilik özelliği nedeniyle biyoyararlanımı düşük ve doku dağılımı yüksek bir moleküldür. CoQ10'un mitokondrideki lokal konsantrasyonunun artırılması daha etkin bir tedavi sağlama ve bu hastalarda böbrek yetmezliğini tamamen önleyebilme potansiyeline sahiptir. Bu tez kapsamında, CoQ10 eksikliğine neden olan mutasyonlara ikincil gelişen CoQ10 nefropatisinin önlenmesi/iyileştirilmesi için mitokondrilere hedeflendirilmiş CoQ10 içerikli poli (laktid-ko-glikolik asit)-blok-poli (etilen glikol)-(5-karboksipentil) trifenil fosfonyum bromür nanopartiküller (CoQ10-TPP-NP) geliştirilmiştir. Geliştirilen bu NP'ler boyut, yüzey yükü, partikül dağılımı, ilaç enkapsülasyon etkinliği ve morfolojik özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. CoQ10-TPP-NP'ler yaklaşık 150 nm boyut ve +20 mV yüzey yükü ile aktif hedeflendirme için uygun özelliklere sahiptir. Bu NP'lerin ilaç yükleme etkinliği yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) yöntemi ile belirlenmiş ve yaklaşık %40 oranında CoQ10 enkapsülasyon etkinliğine sahip olduğu bulunmuştur. İn vitro ortamda insan böbrek proksimal tübül epitel hücre hattına (HK-2) uygulanan bu NP'lerin (NP11) hücreler üzerinde toksik etkisinin olmadığı XTT deneyi ile gösterilmiştir. HK-2 hücrelerinde siRNA aracılığı ile COQ8B geni susturularak (COQ8B-/- hücre hatları) in vitro hastalık modeli oluşturulmuş, bunun için farklı doz ve sürelerde siRNA uygulaması yapılmıştır. Gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyon (PCR) deneyleri ile en etkili gen inhibisyonu 100 nM siRNA ile 48 saat sürenin sonunda elde edilmiş ve Western Blot analizleri ile bu sonuç doğrulanmıştır. Formüle edilen NP'lerin COQ8B-/- hücreleri üzerindeki etkinliği metabolomik analizler yapılarak mitokondri fonksiyonları üzerinden değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, siRNA uygulanan hücre grubuna uygulanan CoQ10-TPP-NP'nin trikarboksilik asit (TCA) döngüsü hızını artırmada serbest CoQ10'a kıyasla daha etkili olduğu saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: KoenzimQ10, COQ8B, polimerik nanopartikül, mitokondri, aktif hedefleme, metabolomiks
Gmo detection with nanobiosensing system integration of artificial intelligence
Genetically modified organisms (GMOs) and their products have been in the food and feed sectors for decades. There are almost 32 crops approved in 44 countries. Every country has different legislation regarding the threshold values and allowed GM events. In the case of Turkey, there are not any GMOs that have been given approval for food use except for three microbial food enzymes. In order to determine GMO levels in the specified limits, rapid and sensitive GMO detection is required. The aim of this study is to propose a new method that makes critical decisions regarding GMO and to develop an amplification-free, DNA-based nanobiosensor that will allow rapid, qualitative determination of the Cry1Ac gene in soybean event MON87701. The new methodology with gold nanoparticles (AuNPs) offers an excellent platform based on the genomic DNA (gDNA) sequence of interest's hybridization with a complementary sequence. gDNA isolated from the Certified Reference Materials (CRM) was prepared with high purity. The probes used were the exact complementary of the gene of interest. Optimal conditions for the GMO nanobiosensor have been determined and with three batches of citrate reduction synthesized AuNPs. Firstly, heat treatment is applied to unamplified gDNA and the complementary probe to allow hybridization, later addition of AuNPs. Detection was accomplished through aggregation of AuNPs which was associated with color changes of the reaction after addition of NaCl. The aggregation levels were evaluated using UV–vis absorption or by visual observation immediately. A correlation was obtained between the GMO level according to the Cry1Ac gene with a colorimetric change of red to purple. The detection limit is as low as nanomolar, and the detection time estimated as 10 min. The method proposed here has the potential to be an alternative method available in food. Finally, a successful prediction analytics model has been developed from the obtained data set with the machine learning algorithm, support vector machine, that will automatically classify and predict GM levels from different batches of AuNPs. Further models are integrated into a user-friendly website.
Akciğer kanserine yönelik siRNA taşıyıcı polimerik nanopartiküllerin geliştirilmesi ve etkinliklerinin in vitro değerlendirilmesi
En yaygın kanser türü olarak bilinen akciğer kanseri aynı zamanda tüm kanser türleri arasında en yüksek ölüm oranına sahiptir. Tedavide kullanılan mevcut yöntemlerin düşük etkinliği ve ciddi yan ve toksik etkiler araştırmacıları istenmeyen sistemik etkileri azaltılmış, hedeflendirilmiş ve özgül etkisi arttırılmış tedavi yaklaşımları geliştirmeye yönlendirmektedir. Kirsten Rat Sarkom Viral Onkogen (Kras) proteininin akciğer kanserlerinde önemli bir role sahip olduğu ve akciğer adenokarsinom olgularının çoğunda bu yolağın etkinleştiği bilinmektedir. Bu tez kapsamında, alışılagelmiş yöntemlerle hedeflenemeyen mutant KRAS onkogenini hedeflemek üzere siRNA yüklü poli (laktik asit-ko-glikolik asit) (PLGA) nanopartiküllerin hazırlanması, tümör bölgesine seçici ve etkin olarak taşıma sağlamak üzere optimize edilmesi (aktif ve/veya pasif hedeflendirme ile) ve akciğer kanseri tedavisindeki etkinliğinin in vitro olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çift emülsiyon oluşturma-çözücü buharlaştırma yöntemi ile hazırlanan nanopartiküller katyonik özellik kazandırılmak üzere dioleil-3-trimetilamonyum propan (DOTAP) ve polietilenimin (PEI) ile, aktif hedeflendirme amacıyla da hiyalüronik asit ile modifiye edilmiştir. 190-245 nm aralığında partikül büyüklüğü, (-12) - (+14) mV aralığında zeta potansiyele sahip, polidispersite-indeksi 0,1 civarında siRNA yüklü nanopartiküller elde edilmiş, siRNA %80-100 enkapsülasyon etkinliği ile nanopartiküllere yüklenmiştir. In vitro çalışmalar ile nanopartiküllerin A549 kanser hücrelerinde ve sağlıklı BEAS-2B akciğer hücrelerinde 72 saatin sonunda hücre canlılığını etkilemediği, A549 hücrelerine özgül etkinlik göstererek hedef genin ekspresyonunda %50'ye kadar azalma, protein düzeyinde ise bazı formülasyonlar ile %90'ın üzerinde azalma sağlandığı gösterilmiştir. Ayrıca nanopartikül uygulaması sonrası hücrelerin metabolik profillerindeki değişiklikleri değerlendirmek için metabolomik analizler gerçekleştirilmiştir. Formüle edilen nanopartiküllerin akciğer kanserinde etkin bir tedavi yöntemi olabileceği değerlendirilmektedir.
Polistiren nanopartiküllerin süt ile etkileşiminin incelenmesi
Mikrometre düzeyindeki plastikler halen pek çok araştırmaya konu olmakla birlikte nanoplastiklerle ilgili çalışmalar sınırlıdır. Nanoplastiklerin insanlar ve memeliler üzerindeki etkilerini bildiren çok az çalışma vardır. Bu çalışmada, farklı çaptaki NPS'lerin gıda matrisi ile etkileşimden sonra etrafında oluşan korona yapısı, gıda matrisi varken ve yokken çözelti içindeki davranışları incelenmiştir. Gıda matrisiyle etkileşimden önce ve sonra partiküllerin karakterizasyonu için TEM ve ESEM görüntüleme ve hidrodinamik çap ve zeta potansiyeli ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Aynı şekilde sindirimden sonra partiküllerin tek başlarına ve gıda matrisi etkisi ile korona oluşumlarına bakılmış ve çözelti içindeki agregasyon durumları gözlenmiştir. Sindirimin önce ve sonrası karşılaştırıldığında partiküllerin farklı sindirim ortamlarında farklı davranışlar gösterdiği saptanmıştır. Partiküllerin sindirim öncesi ve sonrası karakterizasyonu haricinde oluşturdukları protein koronanın floresans ölçümleri ve elektroforez ile nicel ve nitel analizleri yapılmıştır. Bu analizlerde en çok protein bağlayan partikülün NPS-30 olduğu görülmüştür. Protein korona analizlerinin ardından partiküllerin sindirim enzimlerinin aktiviteleri üzerindeki etkilerine bakılmıştır. Bu kapsamda amilaz, pepsin ve lipaz kullanılmıştır. Partiküllerin amilaz ve pepsin aktivitelerinde önemli etkilerinin olmadığı fakat bağırsak ortamında lipaz aktivitesini önemli ölçüde azalttığı gözlenmiştir. Tezin son aşamasında ise partiküllerin bağırsak epitel hücrelerinin toksisitesi incelenmiştir. Bazı partiküllerde canlılıkta anlamlı azalma ve ROS üretiminde anlamlı artış gözlenmiştir. Tüm analizlerden elde edilen çıktılarla, literatürde polistiren nanopartiküllerin hala tam aydınlatılmamış gıda ile etkileşimi ve sonuçları hakkında önemli bir adım atılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalarla partiküllerin çapa bağlı korona yapısı, çözelti içinde davranışları ve gıda matrisiyle etkileşimleri, sindirimden sonra ve sindirim boyunca vücutta geçirdikleri değişimler ve enzimlere etkileri hakkında önemli bulgular elde edilmiştir. Buradan elde edilen çıktılarla literatürde önemli bir boşluğun doldurulması ve yeni araştırmalar için kaynak oluşturması hedeflenmiştir. Sonraki aşamalarda farklı gıda matrisleri veya farklı özellikte nanoplastiklerle çalışılarak konuya önemli katkılar yapılabilir.
Optimization of flow conditions and investigation of crystallization kinetics from a supersaturated solution in a two-phase microfluidic system
The effects of thermodynamic conditions on the kinetics of nucleation from supersaturated solutions have been of great interest in controlling the synthesis of nano/micro particles with advanced physical, chemical, and optical properties. Microfluidic systems offer a medium, where the nucleation phenomena can be better controlled and examined. This study is aimed at optimization of two-phase flow conditions for producing uniform picoreactors in a microfluidic system and investigation of the thermal conditions for nucleation from a supersaturated solution. The microfluidic system consists of an x-channel for the formation of droplets followed by a serpentine channel integrated with a temperature controlled transparent heater. The solution contains zirconium chloride (ZrCl4) and 1,4-benzenedicarboxylic acid (BDC) dissolved in N,N-dimethylformamide (DMF), i.e. a precursor solution for the synthesis of UiO-66 crystals with a metal organic framework (MOF) structure. The precursor solution, as the dispersed phase, and silicone oil, as the continuous phase, were used to form monodispersed spherical picoliter reactors that travelled with equal interdroplet distances in the microfluidic system. The desired size of the droplets was optimized by varying the ratio of the flow rates of the dispersed and the continuous phases, Qd/Qc. The reduction in Qd/Qc caused droplets to be smaller and more spherical. At the optimized condition, where Qd/Qc was 0.05, the average diameter of the droplets was 105.23±5 µm reducing to 70±3 µm just before they entered the serpentine, losing about 30 % of the size. Shrinkage of the droplets, due to the dissolution of the solvent into the oil causing supersaturation of the precursor solution, continued in the hot region of the device until nucleation started. Crystallization experiments were carried out at 50, 80 and 100 °C to determine the initial point and the rate of nucleation based on temperature and picoreactor (droplet) size. Initial point of nucleation gave the residence time of the droplet in the heated serpentine region until nucleation took place in the droplet. The rate of nucleation was determined by counting the number of droplets with nuclei over time. The size of the droplets affected the nucleation time as smaller droplets had nucleation earlier at the same temperature. For the case of 80 °C, the 70 µm droplets nucleated at 30 ±5 seconds, while the 90 ±5 and 110 ±5 µm droplets nucleated at 109 ±3 and 112 ±5 seconds, respectively. The generation of supersaturation in the droplets due to shrinkage drove the nucleation earlier at higher temperatures resulting with more droplets nucleated. This scenario followed Lamer's model of instantaneous nucleation. Kinetic rate constants for nucleation, k𝑁, were calculated using the classical nucleation theory as 0.0003175 s-1, 0.0156 s-1, and 0.1174 s-1 for 50, 80, and 100 °C respectively. The activation energy for nucleation was found as 119 kJmol-1. XRD analyses of the synthesized particles showed a positive influence of higher temperatures within the range applied confirming the potential of the microfluidic system to carry out crystallization from supersaturated solutions.
Kök kanal tedavisinde kullanılan nanopartikül içerikli irrigasyon protokolünün dentinin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi
Bu çalışmanın amacı kitosan nanopartikülleri (KNP) kullanımını ve genipin (GE) ile çapraz bağlamayı içeren final irrigasyon protokollerinin, enzimatik çözünmeye karşı, dentininin mikrosertliği, yüzey özellikleri ve kimyasal yapısı üzerindeki etkilerini araştırmaktır. KNP iyonik jelasyon yöntemi ile sentezlendi ve stabilitesi partikül boyutu, polidispersitesi ve zeta potansiyeli ölçülerek değerlendirildi. Doksan adet çekilmiş tek köklü dişin kök kanalları şekillendirildi ve sodyum hipoklorit (NaOCl) ile irrige edildi. Dentin diskleri elde edildi ve mikrosertlik (n=15), ATR-FTIR (n=5) ve SEM/EDS (n=6) analizlerinde kullanılmak üzere gruplara ayrıldı, ve aşağıdaki solüsyonlarda bekletildi: (1) NaOCl+Etilendiamintetraasetik asit (EDTA), (2) NaOCl+KNP, (3) NaOCl+EDTA+KNP, (4)NaOCl+KNP+GE, (5)NaOCl+EDTA+KNP+GE veya (6) distile su. Örneklerin başlangıç ve irrigasyon protokolleri sonrası dentin mikrosertliği ölçüldü. ATR-FTIR ve SEM/EDS analizleri, irrigasyon protokolleri uygulandıktan sonra gerçekleştirildi. Tüm analizler, disklerin 24 saat kolajenaz solüsyonunda bekletilmesinden sonra tekrarlandı. Verilerin istatistiksel analizleri yapıldı (p=0,05). Kolajenaz uygulaması sonrasında, final irrigasyon sonrasına göre, NaOCl+EDTA+KNP+GE grubu hariç, tüm gruplarda dentin mikrosertliği azaldı (p<0,05). NaOCl+EDTA+KNP ve NaOCl+KNP+GE gruplarının kolajenaz uygulaması sonrası mikrosertlik değerleri, başlangıç değerlerine benzerdi (p>0,05). Kolajenaz sonrası, Amid III/PO4-3 oranında NaOCl+EDTA+KNP, NaOCl+KNP+GE ve NaOCl+EDTA+KNP+GE gruplarında önemli bir değişim oluşmazken (p>0,05), diğer gruplarda azalma oldu (p<0,05). Kolajenaz, gruplardaki CO3-2/ PO4-3 oranında bir değişime yol açmadı (p>0,05). Kolajenaz öncesi ve sonrasında, gruplarda elemental düzeyde önemli bir değişim görülmedi (p>0,05). Kök kanal tedavisinin final irrigasyon protokolünde KNP ve GE kullanımı, enzimatik çözünmeye karşı dentinde olumlu etkiler oluşturması nedeniyle önerilebilir.
Nanobiyoteknolojide hedeflendirilebilen mukozaya yapışabilir salım sistemlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Mukozaya yapışabilen ilaç salım sistemlerinin en önemli avantajları ilacın sistemik dolaşıma geçirgenliğinin ve ilacın biyoyararlanımının artmasını sağlamaktır. Bu nedenle, mukozal membranlar yoluyla ilaç taşıyıcı sistemler olarak yaygın kullanılan mukoadezif polimerler, toksik olmayan, biyouyumlu ve ekonomik olmasının yanında etkin ve güvenli bir mukoadezif ilaç salım sistemi geliştirmek için gerekli olan bazı moleküler karakteristiklere de sahip olmalıdırlar. Bu tez çalışmasında biyouyumlu, biyobozunabilir, toksik olmayan, mukozal membran yoluyla ilaç taşımaya uygun karakteristiklere sahip yeni mukoadezif ilaç taşıyıcı sistemlerin sentezi, karakterizasyonu ile nanoformülasyonların hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi amaçlandı. Bu amaçla öncelikle farmasötik uygulamalarda ilaç taşıyıcı olarak sıklıkla kullanılan biyopolimer olan kitosan (Chi) düşük molekül ağırlıklı Chi ürünü (DChi) elde etmek için depolimerize edildi. DChi hücre membranı ile etkileşimi yüksek palmitik asit (PA) ile ilk defa modifiye edilerek palmitoil kitosan (DChi-PA) sentezlendi ve karakterize edildi. Takiben DChi-PA ürününe mukoadezif özelliği kazandırmak için de ilk defa tiyoglikolik asit (TGA) ile konjugatı tiyollenmiş palmitoil kitosan (TGA-DChi-PA) ürünleri sentezlendi ve karakterize edildi. Ürünlerin nanopartikül formülasyonları iyonik jelasyon yöntemi ile hazırlandı, in vitro sitotoksisite analizi ve mukoadezyon özellikleri değerlendirildi. Ürünlerin moleküler yapılarının aydınlatılması Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Proton Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (1H NMR) analizleri ile gerçekleştirildi. TGA-DChi-PA ürünün yapısındaki tiyol grubu miktarı iyodimetrik titrasyon yöntemi ile tayin edildi. Ürünlerin nanopartikül formülasyonlarının karakterizasyonu Dinamik Işık Saçılımı Analizi (DLS) yöntemi ile partikül boyutu (nm), polidisperslik indeksi (PDI) ve zeta potansiyeli (mV) değerleri ölçülerek gerçekleştirildi. In vitro sitotoksisite özellikleri MTT yöntemi ile insan embriyonik böbrek hücre hattı (HEK293) kullanılarak incelendi. Ürünlerin mukoadezyon özelliği ex vivo koyun nazal mukozal membran ve in vitro 0,20 µm selüloz asetat membran filtre üzerine iki ayrı uygulama ile Texture analiz yöntemi ile değerlendirildi. Nanopartikül formülasyonların mukoadezif özelliğinin değerlendirilmesi ex vivo koyun nazal mukozal membran yüzeyinde nanopartiküllerin alıkonması/yıkama metodu ile gerçekleştirildi. Bu tez çalışmasında gerçekleştirilen ex vivo ve in vitro uygulamalar neticesinde yeni DChi-PA(1:0,25) ürünün hücre penetrasyonu arttırıcı etkisinin yanında mukoadezyonu da arttırdığı yapıya tiyol grubunun katılmasıyla sentezlenen yeni TGA-DChi-PA(1:0,25) konjugat ürünün ise mukoadeziflik özelliğini daha da iyileştirdiği görüldü. Sonuç olarak ilk defa bu çalışmada sentezlenen yeni TGA-DChi-PA(1:0,25) esaslı nanopartikül formülasyonun nanobiyoteknolojide mukozal membran yoluyla biyouyumlu, toksik olmayan bir mukozaya yapışabilir nanotaşıyıcı olarak büyük önem taşıyacağı aşikardır
Polisorbat 80 kaplı, kurkumin ve dosetaksel yüklü PLGA nanopartiküller sistemlerin geliştirilmesi ve beyin tümörü etkinliklerinin değerlendirilmesi
Merkezi sinir sistemi (MSS) ilaç taşıması araştırıcılar için bir zorluk oluşturmaktadır. Kan-beyin bariyeri (KBB) sistemik olarak uygulanan terapötik ajanların geçişini önemli ölçüde engeller ve beyin ekstrasellüler matrisi, lokal olarak uygulanan ajanların dağılımını ve kalış süresini sınırlandırmaktadır. Polisorbat 80 (Poly 80) kaplı Poli(laktik-ko-glikolik asit (PLGA) nanopartikülleri (Poly 80-PLGA NP'ler) bu problemlere umut veren bir çözüm sunmaktadır. Polisorbat 80 (Tween® 80) ile kaplanmış ilaç yüklü PLGA nanopartiküller, intravenöz enjeksiyondan sonra beyin kanser tedavisinde kullanılan antineoplastik ilaçların etkili bir şekilde beyine taşınmasını sağlamaktadır. Yüksek yan etkileri ve direnci gelişen olan antineoplastik ilaç grubunda yer alan dosetaksel ile birlikte kullanılan kurkumin, dosetaksel dozunu azaltarak kanser tedavisinin yan etkilerini azaltmaktadır. Bu çalışmada, PLGA nanopartikülleri tekli emülsiyon yöntemi ile 3-değişkenli 3-seviyeli Box-Behnken tasarımı ile optimize edilmiş dosetaksel (DTX) ve kurkumin (CCM) yüklü PLGA NP'ler, polimer konsantrasyonu (X1), ilaç konsantrasyonu (X2) ve organik/su oranının (X3) bağımsız değişkenler ve partikül büyüklüğü (Y1), ilaç enkapsülasyon etkinliği (Y2) ve polidispersite (PDI) (Y3) olarak yanıtları kullanılmıştır. Hazırlanan Poly80-DTX-CCM-PLGA-NP'ler partikül boyutu, polidispersite, zeta potansiyeli, ilaç enkapsülasyon etkinliği, TEM/SEM görüntüleri ve FTIR analizi ile karakterize edilmiştir. bEnd.3 endotel ve U87 glioma hücrelerinde MTT testi yapılarak, güvenli PLGA nanopartikül miktarı belirlenerek, optimum formülasyon için U87 hücrelerde etkinlik değerlendirilmiştir. Ayrıca bEnd.3 hücrelerde alımı polisorbat 80 kaplamalı NP'lerin kaplamasız olan NP'lere göre daha yüksek olduğu gösterilmiştir. In vivo olarak ise, Flamma 774 yüklü Poly 80-PLGA-NP enjekte edilen farelere in vivo görüntüleme sistemi (IVIS) kullanılarak KBB aşarak beyine geçişi gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Kan-Beyin Bariyeri (KBB), Docetaksel, Kurkumin, PLGA Nanopartiküller, Polisorbate 80 kaplama, Box-Behnken Tasarım
Beyı̇ne hedeflendı̇rı̇lmı̇ş bevası̇zumab yüklü nanopartı̇küler ı̇laç taşıyıcı sı̇stemlerı̇n hazırlanması ve etkı̇nlı̇klerı̇nı̇n değerlendı̇rı̇lmesı̇
Bu çalışmada, Bevasizumab'ın (BVZ) beyne hedeflendirilmesi amacıyla, kan-beyin endotelinde eksprese olduğu bilinen transferrin reseptörlerine (TfR) spesifik bağlanan Anti-CD71 antikorları ile konjuge edilmiş poli (laktik-ko-glikolik asit)- Poli etilen glikol (PLGA-PEG) nanopartiküller hazırlanmıştır. Konjugasyon basamağında, sentezlenen Oleil Sisteinamid (OCA) molekülü kullanılmıştır. Anti-CD71 antikoru konjuge edilen nanopartiküllerin kontrol grupları olarak, Anti-CD71 ile aynı yapıda ancak reseptöre spesifik olmayan İzotip Kontrol antikorları konjuge edilmiş nanopartiküller kullanılmıştır. BVZ, aktif hedeflendirilmiş nanopartiküllere yüklenerek enkapsülasyon etkinliği ve salım özellikleri değerlendirilmiştir. Hücre kültürü çalışmaları bEnd.3 ve hCMEC/D3 endotel hücreleri ve U87 glioma hücreleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu üç hücre hattında hazırlanan ilaç taşıyıcı sistemin sitotoksisitesi araştırılmıştır ve antikorlar ile antikor konjuge nanopartiküllerin bu hücrelerin yüzeyindeki TfRlere bağlanma afiniteleri araştırılmıştır. KBB'den geçiş aşamasında, ilaç taşıyıcı sistemin reseptör aracılı endositozunun gerçekleşeceği bEnd.3 ve hCMEC/D3 hücreleri ile hücre içerisine alım çalışmaları gerçekleştirilmiş ve oluşturulan monokültür transitoz deneyleri ile BVZ'nin in vitro KBB'den geçişi gösterilmiştir. Nil kırmızısı yüklenmiş nanopartiküllerin, KBB'yi geçişi in vivo deneylerle araştırılmış ve floresan mikroskop ile gösterilmiştir. Nude farelerde in vivo GBM modeli geliştirilmiş ve ilaç yüklenmiş kontrol grupları ile ilaç yüklenmiş Anti- CD71 antikoru konjuge edilmiş nanopartikül gruplarının etkinlikleri karşılaştırılmıştır. BVZ yüklü ve aktif hedeflendirilmiş nanopartiküllerin verildiği fare grubu, diğer fare gruplarına göre daha uzun süre hayatta kalmıştır.
Transforme edici büyüme faktörü beta-3 (TGF-β3) yüklü nanopartiküllerin sıçanlarda aşil tendon iyileşmesi üzerine etkilerinin araştırılması
İnsan vücudundaki en dayanıklı tendon olan aşil tendonu, aynı zamanda en sık yaralanan tendonlardan da birisidir. Kısa süreli in vivo etkinliğe sahip TGF-β3 molekülünün embriyonik kök hücrelerde tendinojenezi uyardığı bilinmektedir. Bu tez kapsamında, TGF-β3 molekülünün aşil tendon yaralanması sonrası iyileşme sürecine katkısının değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, sıçan aşil tendonlarında tek taraflı oluşturulan tendon yaralanması modelinde; uzun etki süresine sahip TGF-β3 yüklü poli(laktik-ko-glikolik asit)-b-poli(etilen glikol) (PLGA-b-PEG) nanopartiküllerinin in vivo etkinliği değerlendirildi. 80 adet erkek Sprague-Dawley cinsi sıçan; kontrol (C) grubu, boş kitosan film (Ch), serbest TGF-β3 içeren kitosan film (ChT), TGF-β3 yüklü nanopartikül içeren kitosan film (ChN) uygulanan grup olmak üzere 4 farklı gruba ayrıldı. 3. ve 6. haftada hayvanların sakrifiye edilmesiyle her grupta 10 adet sıçan bulunan 8 grupta tendonlar biyomekanik, histolojik (Movin ve Bonar skorları ile), immünohistokimyasal (tip I ve tip III kollajene yönelik) olarak incelendi ve gen ekspresyon düzeyleri (COL1A1, COL3A1, scleraxis, tenomodulin) gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yöntemiyle tayin edildi. Histolojide; ChT ve ChN'nin doku iyileşmesini 3. ve 6. haftalarda olumlu etkilediği görüldü. 3. haftada ChT'nin maksimum yük, 6. haftada ise ChN'nin maksimum gerilim ölçümlerinde belirgin fark olduğu tespit edildi. İmmünohistokimyasal analizde; ChN'nin 3. haftada tip III kollajen, 6. haftada ise tip I kollajen ekspresyonunun belirgin şekilde artmış olduğu saptandı. 3. haftada COL1A1'nın ChT ve ChN'de artmış eksprese edildiği, COL3A1'nın ise sadece ChN'de artmış eksprese edildiği belirlendi. Sonuçlar, TGF-β3 yüklü PLGA-b-PEG nanopartiküllerini içeren kitosan filmin sıçanlarda aşil tendon yaralanmasını takiben iyileşme sürecine olumlu katkı sağladığını gösterdi.
Diyabetik maküler ödem tedavisinde nanopartiküler karbonik anhidraz inhibitör etkinliğinin değerlendirilmesi
Diyabetik Retinopati (DRP), diyabete bağlı olarak gözün retina tabakasında gelişen tüm yapısal ve fonksiyonel değişikliklerin oluşturduğu klinik bir tablodur. Dünyada 20-74 yaş arasındaki körlüklerin en önemli sebebi olan DRP tedavisinde altın standart tedavi seçeneği intravitreal enjeksiyonlardır. Tez çalışmaları kapsamında; DRP tedavisinde kullanılmak üzere intravitreal yolla uygulanacak asetazolamid yüklü siklodekstrin nanopartikül (ACZ-CD-NP) formülasyonları geliştirilmiş ve bu nanopartiküllerin salım ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Geliştirilen ve karakterize edilen ACZ-CD-NP'lerin in vitro ve in vivo DRP hastalık modelinde etkinliği ve toksisitesi incelenmiştir. İn vitro etkinlik, HRMEC hücre hattında geliştirilmiş DRP hastalık modelinde, TEER testleri ve geçirgenlik testleri ile değerlendirilmiştir. İn vivo çalışmalar kapsamında, DRP hastalık modeli oluşturulmuş tavşan gözlerinde intravitreal ACZ-CD-NP uygulamasının tedavi edici etkisi,fundus muayenesi, renkli fundus fotoğrafı (RFF), Optik Koherens Tomografi (OKT), Fundus Fluoresein Anjiografi (FFA) ve Fundus Florofotometri (FFFM) tetkikleri ile değerlendirilmiştir. İn vitro toksisite, HRMEC hücre hattında yapılan MTT testi ile değerlendirilmiş, in vivo toksisite çalışmaları kapsamında da intravitreal ACZ-CD-NP uygulanan tavşanlarda ön segment ve arka segment muayene sonuçları ve göz içi basıncı ölçümleri değerlendirilmiştir. Çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde intravitreal ACZ-CD-NP uygulamasının DRP hastalık modelinde anlamlı düzeyde tedavi edici etki gösterdiği ve göz dokuları için herhangi bir toksik etkiye yol açmadığı tespit edilmiştir.
Nanoteknolojinin farmasötik uygulamalarda kullanımının ve nanopartiküllerin toksik etkilerinin değerlendirilmesi
Nanoteknoloji nano ölçekteki yapıların elektronik, manyetik, mekanik vb. teknolojik alanlarda kullanımını ifade eden bir kavramdır. Nanoteknolojinin tıp ve farmasötik alanlarında kullanımıyla da nanotıp ve nanofarmasötik kavramları hayatımıza girmiştir. Nano yapıların özgün özelliklerinden yararlanmak üzere geliştirilen nanofarmasötikler teşhis, tedavi ve teranöstik uygulamalarda oldukça etkin sonuçlar vermektedir. Yapılan çalışmalarda farklı uygulama yolları, farklı dozaj şekilleri için farklı malzemelerden yapılmış nanofarmasötikler kullanılmaktadır. Çalışma sonuçları özellikle teşhis ve tedavi etkinliğinin artmasında; yan etkilerin azalmasında nanofarmasötiklerin umut verici olduğunu göstermektedir. Ancak nanofarmasötiklerin toksisitesi önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Nanoyapıların fizikokimyasal özellikleri toksik özellikleri üzerinde doğrudan etkilidir. Aynı malzemenin makro formunun toksik olmadığı durumlarda dahi nano formunun küçük partikül boyutu, yüksek yüzey alanı gibi özellikler sebebiyle toksik olabildiği; ayrıca toksik etkinin birçok değişkenden etkilendiği tespit edilmiştir. Dolayısı ile her bir uygulama için ilgili nanofarmasötiğin toksisitesini tayin etmek, yapının güvenilir şekilde karakterize edilmesini ve standart toksisite test yöntemlerinin uygulanmasını gerektirir. Ancak çalışmamız kapsamında belirlendiği üzere karakterizasyon ve toksisite testleri için ulusal veya uluslararası düzenleyici otoriteler tarafından nanofarmasötiklere özel standartlar tanımlanmamıştır. Bu durum literatürde yer alan çalışma sonuçları arasındaki varyasyonların nedenini açıklamaktadır ve nanofarmasötik türlerinin toksik etkileri ve nedenleri konusunda genelleme yapmayı olanaksız kılmaktadır. Ancak nanofarmasötiklerin toksik özelliklerinin çok sayıda parametreden etkilendiği göz önünde bulundurularak sağlam bir karakterizasyon yöntemi geliştirilmeli ve temsil edicilik açısından iyi tasarlanmış yöntemler ile toksisite değerlendirmeleri yapılmalıdır. Anahtar Kelimeler: nanotıp, ilaç hedeflendirme, ilaç taşıma, toksisite.
Hedeflendirilmiş antikanser ilaç yüklü polimerik nanotaşıyıcıların formülasyonları ve karakterizasyonları
Kanser kemoterapisinde kullanılan ilaçların hastalıklı bölge ile sağlıklı bölge arasında bir ayrım gözetmeden dağılımı, sağlıklı dokunun da zarar görmesine neden olmaktadır. Hedeflendirilmiş ilaç taşıyıcı sistemler ile kanser tedavisinde kullanılan ilaçların seçici bir şekilde hastalıklı bölgede biriktirilmesi ve bu şekilde sağlıklı dokuların zarar görmemesi amaçlanmaktadır. Doksorubisin kardiyotoksisite gibi ciddi yan etkileri olan antikanser bir ilaçtır. Bu çalışmada meme kanseri hücrelerini hedefleyen peptit-18 ligandı konjuge edilmiş pH duyarlı polimerik misellere doksorubisinin enkapsüle edilmesi ile pasif ve aktif hedeflendirilmiş yeni bir ilaç taşıyıcı sistemin formülasyonu ve karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. "Görünmezlik etkisi" ve biyouyumluluk özellikleri nedeniyle, polimerik misellerin formülasyonunda poli (2-etil-2-oksazolin), poli (etilen glikol) 'e alternatif olarak kullanılmıştır. pH duyarlı gruplar olan poli(2-etil-2-oksazolin) ve katyonik poli(etilenimin) polimerlerini yapısında barındıran poli(2-etil-2-oksazolin)-b-poli(ε-kaprolakton) ile poli(2-etil-2-oksazolin)-ko-poli(etilenimin)-b-poli(ε-kaprolakton) polimerleri kullanılarak hazırlanan doksorubisin enkapsüle edilmiş miseller, kritik misel konsantrasyonu, misel büyüklüğü, zeta potansiyel, enkapsülasyon etkinliği, in vitro salım, kolloidal stabilite çalışmaları ile karakterize edilmişlerdir. Hazırlanan formülasyonlar hücre kültüründe L929 fibroblast hücreleri ile biyouyumluluk açısından değerlendirilmiş, MCF-7 ve SKBR-3 meme kanseri hücreleri ile antikanser etkinlikleri açısından değerlendirilmişlerdir. Bu çalışmada hazırlanan polimerik miseller yüksek miktarda doksorubisini enkapsüle edebilen, nötral koşullarda (pH 7,4, kan dolaşımı) kararlı iken, asidik koşullarda (tümör dokusu ve hücreleri) daha yüksek doksorubisin salımı sağlayan, MCF-7 ve SKBR-3 meme kanseri hücreleri üzerinde antikanser etkisi gösterilmiş, pasif ve aktif hedeflendirilmiş formülasyonlardır. Elde edilen sonuçlar, daha etkin bir kanser tedavisinde kullanılma potansiyeli olan, yeni bir ilaç taşıyıcı sistemin geliştirildiğini ortaya koymuştur. Anahtar kelimeler: Polimerik miseller, doksorubisin, hedeflendirilmiş sistemler, poli(2-etil-2-oksazolin), hücre kültürü