Biomacromolecules, molecules and functional nanoparticles for therapeutic and diagnostic applications
Terapötik ve diagnostik uygulamalar için biyomakromoleküller, moleküller ve fonksiyonel nanoparçacıklar
- Tez No: 427831
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY, DOÇ. DR. TURGAY TEKİNAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kanser dünya genelinde en önemli sağlık sorunlarından biridir. Geçtiğimiz yüzyıl da araştırmacılar kanser tedavisinin başarısını arttırmaya katkıda bulunacak ve kanser hastalarının yaşama oranını yükseltecek yeni, hassas teşhis ajanları ve potansiyel tedavi edici moleküllerin geliştirilmesi üzerinde yoğunlaşmıştır. Manyetik rezonans görüntüleme etkili bir teşhis aracıdır ve klinikte kanser görüntülemede kullanılmaktadır. Süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklar (SPION) MRI hassasiyetini arttırmak için negatif zıtlık ajanı olarak kullanılmaktadır. Kararlı halin sürdürülebilmesi ve kan dağılım profillerinin iyileştirilebilmesi için SPION'lar biyouyumlu, doğal veya sentetik malzemelerle kaplanabilir. Yeni bir yaklaşım olarak, SPION'lar peptit amfifil (PA) moleküllerle hidrofobik etkileşimler yoluyla suda çözünebilir ve biyouyumlu hale getirmek için fonksiyonlaştırılabilir. Ayrıca SPION'lara kanseri hedefleyen antibadi ve peptit gibi ajanlar eklenerek özgünlük ve hassasiyeti arttırmak için pek çok çaba sarfedilmektedir. Geçtiğimiz yıllarda metal içerikli ilaçlar gösterdikleri biyolojik ve farmakolojik özelliklerden dolayı antikanser ajanı olarak dikkatleri çekmiştir. Kullanılmakta olan sisplatin gibi kemoterapi ilaçlarının toksisitesini ortadan kaldırmak ve daha hassas tedavi sağlamak için biyomoleküllerle potansiyel ajanlar arasındaki etkileşimlerin anlaşılması, yeni antikanser ilaçlarının dizaynı için önemlidir. Bu tez çalışmasında, prolince zengin peptit amfifillerle kaplanmış SPIONların MRI ile tümör görüntülemede negatif zıtlık ajanı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Suda çözünürlüğü sağlamak ve kanseri hedeflemek için pozitif yüklü K ve LPPR amino asit sekansları peptit amfifiller üzerinde sunulmuştur. PA fonksiyonlaştırması suda çözünebilir hibrit bir sistem sağlamıştır. PA kaplamasının biyouyumluluğu ve hücreye alımı arttırdığı bulunmuştur. Bu hibrit system, kimyasal yolla indüklenmiş meme kanseri modelindeki tümörün MR ile görüntülemede zıtlığı arttırmaktadır. Ayrıca in vivo deneyler ve histolojik incelemeler nanoparçacıların biyolojk dağılımlarını ve biyoatılım profilerini ortaya çıkarmıştır. Bu SPION/PA sistemi potansiyel olarak MRI ile kanser teşhisinde negatif zıtlık ajanı olarak kullanılabilir. Ayrıca, kanser tedavisinde kullanılabilecek metal bazlı moleküller ile sığır timus DNA'sı veya insan serum albumin (HSA) arasındaki etkileleşimler, bağlanma modları, ilgiler ve ilgili moleküllerin biyomakromoleküllerin yapısı üzerindeki etkileri spektroskopik ve kalorimetrik metotlarla ortaya çıkarılmıştır. Benzer yapılar benzer bağlanma karakteri gösterse de her molekül DNA veya HSA ile farklı bir ilişkiye sahiptir. Bu sonuçlar DNA'yı hedefleyen ve HSA tarafından taşınan metal yada yarı metal içerikli antikanser ajanlarının geliştirilmesi için umut vaadetmektedir.
Özet (Çeviri)
Cancer is one of the most important global health problem. In the last decade, researchers have focused on the development of novel sensitive diagnostic agents and potential therapeutic molecules to further contribute to the success of cancer treatment and increase survival rates of cancer patients. Magnetic resonance imaging (MRI) is a powerful diagnostic tool and used in clinics for cancer imaging. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are used as a negative contrast agent to increase sensitivity of MRI. SPIONs can be coated with biocompatible natural or synthetic materials to maintain stability and improve their blood distribution profile. SPIONs can also be non-covalently functionalized with peptide amphiphile (PA) molecules through hydrophobic interactions to render them water soluble and biocompatible. In addition, several efforts have been made to improve specificity and sensitivity of SPIONs by attaching cancer targeting agents such as peptides. For cancer therapy, metal based drugs have attracted attention because of their biological and pharmaceutical properties over the past decades. The understanding of interactions between potential agents and biomolecules is important for designing novel anticancer drugs against tumors to overcome the toxicity of currently used chemotherapeutic drugs and achieve more precision. Herein, I investigated the potential of proline-rich PA coated SPIONs as a negative contrast agent for cancer diagnosis by MRI. To achieve water solubility and cancer targeting, positively charged K and LPPR peptide sequences were presented on the PA micelles. PA functionalization provided a water-dispersible hybrid system. Biocompatibility and efficient uptake of the SPIONs were found to be improved with PA coating. This hybrid system provided enhancement in the MR imaging of tumor tissue in chemically induced breast cancer model. In addition, in vivo experiments and histological examinations revealed the biodistribution and bioelimination profile of the nanoparticles. These SPION/PA system can potentially be used as a contrast agent in cancer diagnosis by MRI. In addition, I analyzed the interactions between metal based molecules that can be used as cancer therapeutics and calf thymus DNA or human serum albumin (HSA) by spectroscopic and calorimetric methods which showed the binding modes, affinities and the effects on the structure of these biomacromolecules. Although similar structures demonstrated similar binding characteristics, each molecule has different association with DNA or HSA. The obtained results are promising for the development of metal or half metal based anticancer agents targeting DNA and carried by HSA.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of poly(maleic anhydride-alt-1-hexene), its graft poly(ethylene oxide) derivatives and immobilization of invertase enzyme
Poli(maleik anhidrit-alt-1-hekzen)'in sentezi, karakterizasyonu, aşılanmış poli(etilen oksit) türevleri ve kopolimer matriksinin üzerine invertaz enziminin immobilizasyonu
HİDAYET MAZI
- Polimerlerin Leishmania-konak hücre etkileşimi üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of polymers on the interaction beetween Leishmania-host cell
SERHAT ELÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MELAHAT BAĞIROVA
- Biyokimyasal uygulamalar için manyetik özelliğe sahip biyopolimerik nanokürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of magnetically responsive biopolymeric nanospheres for biochemical applications
DOĞA KAVAZ
- Separation and determination of biomacromolecular metal complexes in living organisms
Canlı organizmalardaki biyomakromoleküler metal komplekslerinin ayrılması ve tayini
SERHAT DÖKER
- Electrostatic effects on the self-assembly mechanism of peptide amphiphiles
Peptit amfifillerin kendiliğinden düzenlenmesinde elektrostatik etkileşimlerin etkileri
SILA TOKSÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. SALİM ÇIRACI
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER