Bioinspired materials for regenerative medicine and drug delivery applications

Doğanın düzeni ve kabiliyeti teknolojik gelişmeler açısından pek çok bilim alanına ilham vermiştir. Evrim esnasında doğada birçok zorluklar yaşanmış buna bağlı olarak gösterilen insanların yaptıklarına kıyasla çoğu alanda üstün olmuştur. Biyobenzetim veya biyoesinlenme, seçilen biyolojik modellerden fikir almayı içeren ve bu modelleri sağlık sorunlarının giderilmesi veya yeni aygıtların veya malzemelerin geliştirilmesi amacıyla kullanmayı hedefleyen bir alandır. Biyolojik sistemlerdeki bu geçiş etkili malzemelerin dizaynında ve doğanın adaptasyon stratejileri çerçevesinde farklı yapılar ve malzemeler tasarlamayı olanak kılar. Bu tezin ilk çalışmasında, nörodejeneratif hastalıkların tedavisi için kullanılabilinir yapı iskeleleri oluşturmak amacıyla, adamantil konjuge edilen ve laminin proteininden türetilmiş IKVAV peptit epitopu ile elektroeğirme yöntemi ile üretilmiş siklodekstrin nanofiberleri (SDNF) arasında konakçı- konuk etkileşiminden faydalanılmıştır. Elektroeğirme ile üretilmiş SDNF üç boyutlu bir biyo-uyumlu ortam sağlamasının yanısıra yüzeyinin biyoaktif epitop ile işlevselleştirilmiş olması PC-12 hücrelerinin nöral farklılaşmasını yönlendirmesini sağlar. SDNF nöral farklılaşma için fiziksel olarak belli bir yöne yönelme ile üretilmiştir. PC12 hücreleri hizalanmış ve IKVAV ile işlevselleştirilmiş SDNF üzerinde kültürlendiğinde nöral βIII tubulin ve sinaptofizin gen ifade seviyeleri önemli ölçüde artmıştır. Aynı zamanda rastgele olan ve herhangi bir peptit ile fonksiyonalize edilmemiş SDNF'lere göre hizalanmış ve IKVAV ile işlevselleştirilmiş SDNF'lerde kültürlenen PC-12 hücrelerinde nörit uzaması önemli ölçüde artmıştır. Çalışmadaki tüm sonuçlar hizalanma ve biyoaktif peptit epitopunun PC-12 hücrelerindeki nöral farklılaşmanın önemini vurgulamaktadır. İkinci çalışmada ise gemsitabin ilacının konrollü salınımı için peptit bazlı yeni bir system geliştirilmiştir. Gemsitabinin hızlı plazma bozulması, ilacın terapötik etkinliğinin azalmasına sebep olur. Aynı zamanda gemsitabinin hidrofilik yapısı enkapsülasyonunu ve etkili bir şekilde taşınması için zorluklar yaratarak düzgün olmayan bir salım profiline neden olur. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek amacıyla, gemsitabin Fmoc-Gly'ye konjuge edilmiş ve sonrasında peptit bazlı nanotaşıyıcı sisteme entegre edilerek hem ilaç konsantrasyonu terapötik aralık içinde tutulmuş hem de yan etkileri en aza indirgenmiştir. İlaç taşıyıcı sistem için iki farklı zıt yüklü amiloidden esinlenilmiş peptit (Fmoc-AIP) kullanılmıştır. Bu tez doku mühendisliği ve ilaç salınımı gibi farklı hücresel uygulamalar için ve fonksiyonel biyolojik tabanlı biyobenzetim veya biyoesinlenilme yolu ile dizayn edilmiş peptit bazlı malzemelerin önemini vurgulamaktadır.