Biomedical applications of peptide nanostructures

Bilim adamları için önemli bir ilham kaynağı olan doğa, kendiliğinden bir araya gelerek oluşan uyarlanabilir akıllı sistemler yaratabilmek için mükemmel ve kompleks örnekler sunmaktadır. Bu sofistike sistemleri anlamak için büyük çaba harcanmaktadır. Kendiliğinden bir araya gelme yaklaşımı farklı moleküler dizaynlar kullanarak bu sistemleri taklit etmemize olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, peptit amfifil molekülleri şeker, lipit ya da inorganik içerikli yapılara kovalent ya da nonkovalent etkileşimler sayesinde entegre edilerek yeni nesil biyomalzemeler geliştirilmiştir ve bu malzemelerin biyomedikal uygulamaları test edilmiştir. Peptit amfifiller, içerdikleri farklı kimyasal özellikteki amino asitler sayesinde değişik morfolojilerde supramoleküler nanoyapılar oluşturabilmektedirler. Amaca uygun olarak eklenen biyoaktif amino asit dizileri malzemenin biyouyumluluğunu arttırırken aynı zamanda hücresel faaliyetleri de yönlendirme özelliğine sahiptir. Bunun yanısıra, amfifilik karakterleri hidrofobik etkileşimler sonucunda diğer amfifilik yapılarla ya da hidrofobik yüzeylerle etkileşime girmelerini mümkün kılar. Bu tez çalışması kapsamında üç uygulama alanı için farklı hibrit peptit amfifil sistemleri incelenmiştir. İlk bölümde aşağıdan yukarı fabrikasyon yaklaşımlarından biri olan kendiliğinden bir araya gelme stratejisi, bu stratejinin genel olarak peptitlerde kullanımı, peptitlerin kendiliğinden birleşmelerini tetikleyen etkileşimler ve faktörler, oluşan yapılarda peptit amfifil dizaynının önemi ve geliştirilen peptit amfifil sistemlerin biyomedikal uygulamaları hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci kısımda hücre penetrasyonunu arttırdığı bilinen arginine amino asitleri kullanılarak sentezlenen peptit amfifil molekülleri lipozomal sisteme dahil edilerek yeni bir ilaç taşıma sistemi geliştirilmiştir. Bu sistemin farklı model boya ve antikanser ilaçlarını enkapsüle etme kapasitesinin yanında yüklenen aktif moleküllerin hücreye alınma profilleri ve terapötik etkileri incelenmiştir. Üçüncü kısımda, ilaç taşıma ve teranostik amaçlar için kullanılması hedeflenen mezoporoz silika nanoparçacıklar farklı yüklerde sentezlenmiş peptit amfifiller ile fonksiyonelleştirilerek biyouyumlulukları ve hücreye alınma eğilimleri test edilmiştir. Dördüncü bölümde de klinik olarak da kullanılma potansiyeli olan süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkların peptit amfifil molekülleri ile kaplandıktan sonra manyetik rezonans görüntülemede negatif kontrast ajanı olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Son bölümde ise kıkırdak dokusunda yoğunlukla bulunan hyaluronik asit yapısını taklit edebilen ve doğal olarak kendiliğinden bir araya gelebilen glikopeptit nanofiber yapıları geliştirilerek kıkırdak rejenerasyonundaki etkisi hücre kültürü ve hayvan deneyleri ile incelenmiştir.