Stimuli-responsive conjugated polymer nanoparticles as simple theranostic platforms
Basit teranostik platformlar olarak uyaranlara hassas konjuge polimer nanoparçacıklar
- Tez No: 374371
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Bu çalışmada yeşil ve yakın-kızılötesi bölgede ışıyan, uyaranlara hassas, aynı anda hem biyolojik görüntüleme hem de kemoterapi ilaçlarının taşınması için kullanılabilecek konjuge polimer nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Nanoparçacıklar tümör bölgelerinin düşük pH değerlerine ya da bazı tümör tiplerindeki yüksek indirgeme potansiyeline hassastırlar. Bu teranostik platformlar in-vivo görüntüleme için kullanılırken aynı zamanda uyaranlarla tetiklenen kontrollü ilaç salınımı gerçekleştirebilirler. Ana zincirinde değişimli fluoren ve benzothiadiazole birimleri taşıyan ve yeşil bölgede ışıyan bir polimer sentezlernmiştir. Ana zincirinde değişimli tiyofen ve benzothiadiazole birimleri taşıyan bir başka polimer sentezlenmiş ve kırmızı ile yakın-kızılötesi bölgede ışıdığı görülmüştür. Bu polimerlerin nanoparçacıkları nanoçöktürme denilen ve hidrofobik polimer zincirlerinin sulu ortamda büzüşüp ortamda bulunan diğer hidrofobik ajanları da hapsederek nanoparçacıklar oluşturmasına dayanan bir yöntemle hazırlanmıştır. Nanoçöktürme işleminin parametreleri, maksimum ilaç miktarını hapsedecek ve 100 nm altında iyi bir çap dağılımına sahip nanoparçacıklar elde edecek şekilde optimize edilmiştir. Elde edilen konjuge polimer nanoparçacıklar suda ve diğer protein ortamlarında uzun bir süre kararlı bir şekilde kalabildiler. Elektron mikroskobu görüntülerinde küresel ve boyutları birbirine yakın nanoparçacıklar gözlemlenmiştir. In-vitro ilaç salınım deneylerinde, asidik pH değerlerine hassas nanoparçacıklar asidik ortamda daha hızlı ilaç salınımını sağladılar. İndirgeme potansiyeline hassas nanoparçacıklar da bünyelerinde bulunan disülfit çapraz bağların uyaran varlığında kırıldığını gösterdi. İlaç ile yüklenmiş ve boş nanoparçacıkların hücreler üzerindeki toksik etkisini gözlemlemek amacı ile Huh7 hücre hattı ile RT-CES (gerçek zamanlı elektronik hücre algılama) denemeleri yapılmıştır. Boş nanoparçacıklar önemsiz ve geçici bir toksik etki gösterirken, kamptotesin ile yüklenmiş nanoparçacıklar serbest kamptotesinin gösterdiği büyümeyi durdurma etkisini gösterdiler. Nanoparçacıklar ile beraber inkübe edilmiş Huh7 hücrelerinin floresan mikroskop görüntüleri açıkça nanoparçacıkların hücreler tarafından alındığını gösteriyor. Sonuç olarak konjuge polimerlerin fazladan bir görüntüleme ajanına gerek kalmadan teranostik platformların üretiminde kullanılabileceği ve yapılarının uyaranlara hassas akıllı sistemler elde edilecek şekilde tasarlanabileceği gösterilmiştir. Bu sonuçlar basit ve kolayca üretilen, antikanser ajanlarını seçici olarak tümörlere taşırken aynı zamanda ilaç dağılımını izlemeye ve yüksek enerjili zararlı ışınlar kullanmadan tümör görüntülemesi yapmaya olanak sağlayabilecek akıllı sistemler vaat ediyor.
Özet (Çeviri)
In this study, green and near-infrared emitting stimuli responsive conjugated polymer nanoparticles that can be utilized simultaneously for chemotherapeutic drug delivery and bioimaging were synthesized. The nanoparticles are sensitive to low pH values of tumor microenvironment or elevated redox potential of some tumor types. These theranostic platforms could be used for in-vivo imaging and perform controlled-drug release triggered by an appropriate stimulus. For this purpose, green emitting polymer with fluorene and benzothiadiazole alternating units in the backbone and a conjugated polymer emitting in the red-NIR region based on thiophene and benzothiadiazole alternating units in the backbone were synthesized and characterized. Nanoparticles of these polymers (CPNs) were prepared by a simple method called nanoprecipitation where hydrophobic polymer chains collapse onto each other in aqueous media, trapping any other hydrophobic drug molecules (anticancer agent camptothecin in our case) in the environment inside the polymer matrix. Nanoprecipitation process was optimized for each polymer to obtain maximum drug encapsulation rate and a narrow nanoparticle size distribution under 100 nm. Resulting CPNs were stable for a long time in PBS buffer, water, bovine serum albumin and human plasma. SEM images showed spherical particles with a narrow diameter distribution. In vitro drug release studies, pH responsive CPNs showed faster drug release in more acidic media. Redox sensitive red polymer on the other hand showed a cleavage of disulfide bond in its structure in the presence of stimulus. To evaluate the cytotoxicity of drug loaded and blank CPNs RT-CES (real-time cell electronic sensing) assays with HuH-7 cell line have been carried out. While blank CPNs show an insignificant temporary cytotoxicity, camptothecin loaded nanoparticles match or outperform the growth inhibition effect of free camptothecin. Fluorescence microscopy images of HuH-7 cells incubated with CPNs clearly show CPNs that are internalized by cells. In conclusion, it was demonstrated that conjugated polymers could be used to fabricate theranostic platforms without the need for an additional imaging agent and their structures can be engineered to obtain stimuli responsive smart drug delivery systems. These results promise simple and easily fabricated smart systems that can selectively carry anticancer agents to tumors while enabling monitoring of drug distribution and inexpensive tumor imaging without using any harmful rays on the highly energetic side of the electromagnetic spectrum.
Benzer Tezler
- Taramalı tünelleme mikroskobunun modifikasyonu ve özel uygulamalar için optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
İSMAİL CENGİZ KOÇUM
Doktora
Türkçe
2000
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN PİŞKİN
- Stimuli-responsive polymeric biomaterials for therapeutic applications
Terapötik uygulamalar için uyarici-duyarli polimerik biyomateryaller
AYSUN DEĞİRMENCİ
Doktora
İngilizce
2023
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RANA SANYAL
PROF. DR. AMİTAV SANYAL
- İlaç salım sistemlerinde kullanılacak polimerik yapıların kontrollü radikal polimerizasyonu ile sentezi
Synthesis of polymeric structures for drug delivery by a controlled radical polymerization technique
HAZEN KASAP
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Physically cross-linked polymers through anion recognition
Anyon tanınması ile fiziksel olarak çapraz bağlanmış polimerler
AYŞE ODABAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH AYDOĞAN
- Electronically and optically responsive thienothiophene-based polymers and their applications
Elektronik ve optik olarak duyarlı tienotiyofen bazlı polimerler ve uygulamaları
GOLFAMSADAT HODA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
DR. SHEIDA FARAJI