Synthesis and characterization of cucurbituril based photoactive multifunctional assemblies

Kükürbitüril tabanlı işlevsel malzemelerin hazırlanması ve biyomedikalden optoelektroniğe uzanan farklı uygulamalarda kullanımı son yıllarda yoğun şekilde çalışılmaktadır. Kükürbitürillerin konjuge -bağı içeren fotoaktif maddelerle kovalent olmayan etkileşimler aracılığıyla oluşturdukları supramoleküler yapılar, ağlar ve nanomalzemeler de araştırılmakta ve teranostik, görüntüleme, moleküler algılama ve kataliz alanlarındaki olası uygulamaları gösterilmektedir. Fakat, kükürbitüril tabanlı bu mimarilerde, kükürbitüril doğrudan kovalent bağlarla kromofora bağlanmadığından, bir moleküler reseptör olarak işlev gösterememektedir. Bu çalışmanın temel motivasyonu ise kükürbitürilin kovalent bağlarla porfirine, konjuge oligomere ve polimere bağlandığı çok işlevli platformların ve nanoyapıların sentezidir. Fotoaktif mannozlanmış porfirin ve monoproparjiloksikükürbit[7]üril tabanlı yeni bir çok işlevli porfirin-kükürbitüril konjugesi sentezlendi. Azido-fonksiyonlu tetrafenilporfirin (TPP) yapı taşı olarak kullanıldı. Öncelikle, TPP, bakır katalizörlü azit-alkin siklokatılma (CuAAC) tepkimesi ile mannozlandı. Sonrasında, monoproparjiloksikükürbit[7]üril, ikinci bir CuAAC tepkimesi ile mannozlu TPP'ye kovalent bağla bağlandı. Elde edilen supramoleküler platformun singlet oksijen üretme verimliliği ölçüldü ve işlevselleştirilmemiş TPP'ninkinden önemli derecede yüksek olduğu kanıtlandı. Supramoleküler platformun yapısında bulunan kükürbit[7]ürilin konak molekül olarak elverişliliğinin kanıtlanması amacıyla uygun bir konuk molekül, bisimidazolyum, kullanarak 1H NMR deneyleri yapıldı. Bisimidazolyumun kükürbit[7]üril ile kuşatan kompleks oluşturduğu gözlemlendi ki bu sentezlenen supramoleküler platformun, fotodinamik tedavinin yanında ilaç taşıyıcı olarak da kullanılma potansiyelini gösteren umut verici bir sonuçtur. Uygun şekilde fonksiyonel gruplarla donatılmış monomerler arasında Pd katalizli çapraz eşleşme reaksiyonları ile farklı yapıdaki konjuge oligomer ve polimerler sentezlendi ve karakterize edildi. Bu konjuge malzemelerin kovalent bağlanmış kükürbitüril ile oluşturdukları platformlar ve nanoyapılar çalışıldı. Bir konjuge oligomer, OFVBt-N3, ve bir disülfit bağı içeren çapraz bağlayıcı kullanarak THF içinde ultrason yardımlı bakırsız çıt-çıt tepkimesi ile redoks duyarlı konjuge oligomer nanoparçacıkları (CONs) sentezlendi. Ortalama 50 nm boyutlu ve küresel yapıdaki bu nanoparçacıklar suda dağıldıktan sonra da boyut (≈60 nm) ve kararlılıklarını korudular. Nanoparçacıkların sulu ortamda, glutatiyon (GSH) varlığındaki davranışları çalışıldı ve kanser hücrelerinde aşırı üretilen bir biyomolekül ve etkili bir S-S bağı kırıcısı olan GSH tarafından nanoparçacıkların bozulduğu görüldü. Dolayısıyla, bu nanoparçacıklar bir kanser ilacıyla yüklendiğinde, ilacın kanser hücrelerine hedeflenmiş iletimi, artmış geçirgenlik ve alıkonma (EPR) etkisi ve S-S bağının GSH tarafından kırılmasının işbirliği ile başarılabilir.