Catalytic and bioactive nanostructures for regenerative medicine applications

Doğadan esinlenerek oluşturulan ve günümüz araştırmalarında önemli bir yer taşıyan akıllı malzemelerin geliştirilmelerinde peptit tabanlı yapılar dikkate değer bir yer tutmaktadır. Sentetik peptitlerin kimyasal ya da biyolojik fonksiyonel gruplarla kolay manipule edilebilir olması, bu yapıları medikal ve endüstriyel alanlarda ilgi çekici kılmıştır. Günümüzün gelişen teknolojisi ile birlikte üretim ve kullanım açısından pratik malzemelere olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Artan ihtiyaçlar doğrultusunda çok fonksiyonlu hibrit yapılar ihtiyacı karşılamak için önemli bir kaynak olarak görülmeye başlanmıştır ve bu tarzdaki çok fonkiyonlu yapıların tasarımında doğadan ilham alarak tasarlanan peptit malzemelerin kullanımı yaygın hale gelmiştir. Bu tasarımlar doğadaki bir çok farklı kaynaktan esinlenerek ve aynı zamanda farklı özellikleri bir araya getirerek çoklu fonksiyonları olan biyoaktif supramoleküler yapılar geliştirilmiştir. Bu tezde farklı bir çok disiplini bir araya getirerek ve doğal malzemelerin doğadaki yapı ya da fonksiyonları da göz önünde bulundurularak hazırlanan, katalitik ve biyolojik işlevler yapacak şekilde dekore edilmiş peptit yapılardan bahsedilmektedir. Peptit yapıların sentezleri katı faz peptit sentez methodu ile yapılmıştır. Amaca göre tasarlanan peptit molekülleri kendinden toparlanabilmekte olup, öztoparlanım sadece supramoleküler düzenlenmeye değil aynı zamanda düzenlenmeye bağlı katalitik bölge formasyonunu ve yakınlaşan moleküllerin etkileşimine bağlı aktivite artışını sağlamaktadır. Bu birden fazla yöntemi kullanarak oluşturulan yöntem ile yapay kataliz, biyomineralizayon, hücre etkileşimi ve canlı hücre etiketlenmesi gibi bir çok alanda uygulama imkanı elde edilmiştir. Özetle bu tezin içeriğinde kendinden toplanımlı katalitik ve biyoaktif yapılar kullanılarak yapay enzim, biyomineralizasyon ve rejenatif uygulamalar bulunmaktadır. Bu çalışmalar gelecekte spesifik amaçlara göre kompleks biyomalzemelerin tasarımlarının doğadaki sistemlere yaklaşması için ümit vermektedir. Bu tezin ilk bölümünde tezin içeriğindeki çalışmalar için genel bir giriş verilmiş olup, temel kendinden toplanım mekanizması, yapay kataliz yöntemi, biyomineralizasyon ve biyoaktif peptitler anlatılmıştır. İkinci bölümde ilk çalışma olan birden çok bileşenin kendinden toplanımı ile oluşturulan yapay katalistten bahsedilmiştir. İçerikte bu yapıların karakterizasyonunun yanı sıra, model ve doğal sübstrat varlığındaki katalitik etkinliğide gösterilmiştir. Bir başka kataliz çalışması olan üçüncü bölümde, alkalin fosfatazdan esinlenerek geliştirdiğimiz katalitik, iyon koordine kapasitesine sahip ve biyomineralizasyonu indükleyen peptit yapılar anlatılmaktadır. Bu yapıların biyoaktivitesi, 2D ve 3D hücrekültürleme methodları ve farkı hücre tipleri kullanılarak ile gösterilmiştir. Dördüncü kısımda ise yapay enzim modellerinden farklı olarak enzimle control edilebilen ve dentin sialofosfo-proteinden esinlenerek geliştirilmiş peptit modellerinden bahsedilmektedir. Farklı indüktörler tarafından kontrol edilebilen peptitler dentinogenesis sırasında dentil sialofosfo-proteinin görevine benzer olarak biyomineralizasyonu desteklemiştir. Beşinci bölümde canlı hücreleri etiketlemek için geliştirilen biyortogonal katalist çalışması anlatılmıştır ve bu katalist ile etiketlenen canlı hücreler konfokal mikroskopi analizi ile görüntülenmiştir. Tezin son bölümünde ise yapısal olarak eşsiz olan kolajen moleküllerinden esinlenerek hazırlanmış olan yeni peptit moleküller ve bu moleküllerin kıkırdak rejenerasyonunda kullanılabileceğini gösteren öncül çalışmalar anlatılmıştır.