Cucurbituril-based supramolecular constructs for the diverse applications of nanomedicine
Çeşitli nanotıp uygulamaları için kükürbitüril tabanlı supramoleküler yapılar
- Tez No: 642795
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 164
Özet
Kükürbitürillerin supramoleküler kimyası, farmasötik ilaç formülasyonu ve dağıtımı, biyo / tıbbi görüntüleme ve algılama, kanser tedavisi, doku mühendisliği, antibakteriyel / antiviral ajanların geliştirilmesi ve protein modifikasyonunu gibi uygulamaları da kapsayan ancak bunlarla sınırlı olmayan çeşitli nanotıp uygulamaları için hızla gelişmektedir. Eşsiz tanıma özellikleri ve düşük sitotoksisite sayesinde, kükürbitürllerin supramoleküler düzenekleri biyotıp görevleri için özellikle gelecek vaat etmektedir. Bu gelişmelerden ilham alınarak, üç adet çok işlevli, fotoaktif konjüge edilmiş bileşenler içeren, kükürbitüril tabanlı supramoleküler yapılar, antimikrobiyal ve antikanser fotodinamik terapi (PDT), bakterilerin inaktivasyonu için kombine PDT ve fototermal terapi (PTT), ilaç taşınımı ve hücresel görüntülemeyi içeren nanotıp uygulamalarında kullanılmak üzere hazırlanmıştır. Fotoaktif alkinlenmiş porfirin ve azid ile fonksiyonelleşmiş durdurucu gruptan oluşan kararlı rotaksan, isimsel olarak, [5]-rotaksan, 1,3-dipolar siklokatılma reaksiyonları yoluyla sentezlendi. Burada, kükürbit[6]üril (CB6) reaksiyon için hem makrosikle hem de kataliz görevi görür ve oluşan triazol halkasını kendi boşluğu içinde kapsül içine alır. [5]-rotaksan daha fazla araştırılmış ve sonuçlar, [5]-rotaksanın singlet oksijenleri de içeren reaktif oksijen türlerini (ROS), yüksek verimde üretme kabiliyetine sahip olduğunu ortaya koymuştur ve bu da onu uzun süre fizyolojik pH'da (7.4) sabit kalan ideal fotosensitizör yapar. Yukarıda belirtilen özelliklerin avantajları kullanılarak [5]-rotaksan, çok düşük akıda ve kısa süreli maruz zamanındaki görünür ışıkla bile tetiklebilen ROS üretimi aracılığıyla, Gram-negatif ve Gram-pozitif bakterilere karşı geniş spektrumlu antibakteriyel ajan olarak ve insan meme kanseri hücre hattına (MCF-7) karşı antikanser ajan olarak kullanılmıştır. [5]-rotaksanın, kükürbit[6] ile kompleksleşme üzerine karanlıkta ihmal edilebilir sitotoksisiteye sahip olduğu ve böylece kansere ve bakterilerin neden olduğu bulaşıcı hastalıklara karşı etkili PDT fırsatı sağladığı görülmüştür. Bir başka çok işlevli fotoaktif supramoleküler düzenek, bir tetrafenil porfirin çekirdeğine, reseptör olarak işlev gören dört kükürbit[7]üril molekülünün uygun bağlayıcılarla kovalent bağlantısı sonucu inşa edildi. Sadece ışıkta tetiklenen antibakteriyel özelliğine ek olarak, buradaki temel amaç, kemo ve fotodinamik kanser terapilerini birleştirerek, çalışmaya yenilik katmaktır. Kükürbit[7]ürillerin varlığı, antikanser ilacı, doksorubisin hidroklorür (DOX) ile konakçı konuk etkileşimlerini mümkün kılar ve bu sayede bu sistemin, ilaç moleküllerini taşıyarak, sinerjistik PDT ve kemoterapi için uygunluğu doğrulanmıştır. Son olarak, kükürbit[7]üril ile kaplanmış, kırmızı yayıcı konjüge oligomer (COL) ve altın nanopartiküllerden (Au-NP'ler) oluşan hibrid nanoparçacıklar (NP'ler) tek potlu sentetik yöntemle elde edildi. Bu hibrid NP'lerin yüksek fotostabilite, termal tersinirlik ve yüksek ROS üretim kapasitesine sahip olduğu bulundu. Bu özelliklerden faydalanarak, NP'lerin Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilere karşı kombine fotodinamik ve fototermal inhibe edici etkisi anlaşılmıştır. Ek olarak, bu NP'lerin kendinden floresan özellikleri sayesinde hücresel görüntüleme kabiliyeti gösterilmiştir ve bu özellik görüntü kılavuzlu PDT uygulamaları için kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
The supramolecular chemistry of cucurbiturils (CBs) has been rapidly advancing to span wide range of nanomedicine applications including but not limited to pharmaceutical drug formulation and delivery, bio/medical imaging and sensing, cancer therapy, tissue engineering, development of antibacterial/antiviral agents and protein modification. Owing to unique recognition properties and low cytotoxicity, the supramolecular assemblies of CBs are particular promises for biomedicine tasks. Inspired by these developments, three multifunctional supramolecular constructs of CBs containing photoactive conjugated compounds were prepared to be utilized in nanomedicine applications covering antimicrobial and anticancer photodynamic therapy (PDT), combined PDT and photothermal therapy (PTT) for the inactivation of bacteria, drug delivery and cellular imaging. A stable rotaxane, namely [5]-rotaxane, based on photoactive alkyne-substituted porphyrin and azide-substituted stopper group was synthesized through 1,3-dipolar cycloaddition reaction. Herein, cucurbit[6]uril (CB6) acts as both macrocycle and catalysis for the reaction and encapsulates formed triazole ring inside its cavity. [5]-rotaxane was further investigated and results revealed that it has ability to generate reactive oxygen species (ROS) including singlet oxygens in high yield even under quite low fluence of light and short exposure time and this, in turn, renders it ideal photosensitizer which remains stable at physiological pH (7.4) for prolonged times. By taking the advantages of aforementioned properties, [5]-rotaxane was employed as a broad-spectrum antibacterial agent against Gram-negative and Gram-positive bacteria as well as anticancer agent against human breast cancer cell line (MCF-7) via visible-light-induced generation of ROS. [5]-rotaxane possess negligible dark cytotoxicity upon complexation with CB6 and it can afford efficacious PDT of cancer and infectious diseases caused by bacteria. Another multifunctional photoactive supramolecular assembly was built through covalently binding of four cucurbit[7]uril (CB7) molecules, functioning as receptor, to a tetraphenyl porphyrin core using suitable linkers. In addition to its light-promoted antibacterial property, here, main objective was to combine chemo- and photodynamic cancer therapy which makes this study novel. Presence of CB7, enables host-guest interactions with anticancer drug, doxorubicin hydrochloride (DOX), and therefore this system was used to carry drug molecules achieving synergistic PDT and chemotherapy. Finally, CB7-capped hybrid nanoparticles (NPs) made up of red-emitting conjugated oligomer (COL) and gold nanoparticles (Au-NPs) were obtained through one-pot synthetic method. These hybrid NPs were found to own high photostability, thermal reversibility and high ROS generation capacity. Benefitting from these properties, combined photodynamic and photothermal killing efficiency of NPs towards Gram-positive and Gram-negative bacteria was verified. Additionally, cellular imaging capability of them was shown owing to their inherently fluorescent characteristics and this feature could be utilized for image-guided PDT applications.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of cucurbituril based photoactive multifunctional assemblies
Kükürbitüril tabanlı çok işlevli fotoaktif yapıların sentezi ve karakterizasyonu
AHMET KOÇ
Doktora
İngilizce
2019
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Calix[4]pyrrole-based supramolecular assemblies
Kaliks[4]pirol temelli supramoleküler yapılar
MANA MIRABOLGHASEMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. ABDULLAH AYDOĞAN
- Supramoleküler kimya ve sentezlenen supramolekül maddelerin elde edilen bilimsel sonuçlarının kronolojik olarak değerlendirilmesi
Chronological evaluation of the scientific results obtained from supramolecular chemistry and synthesized supramolecular substances
BARIŞ CEYLAN
- Opioid analjezikler için optik ve elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Optical and electrochemical sensor development for opioid analgesics
MERVE YENCE
Doktora
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET GÖKHAN ÇAĞLAYAN
- Glikolüril, oligomerleri ve türevleri
Glycoluril, oligomers and derivatives
ESRA TUNÇEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN