Development of nanoscale systems for therapeutic applications
Tedavi uygulamaları için nano ölçekli sistemlerin geliştirilmesi
- Tez No: 898733
- Danışmanlar: Prof. Dr. GÖZDE İNCE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Science and Technology, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Çok ölçekli nanoyapılı sistemler, tedavi stratejilerinin ilerlemesinde kritik bir rol oynamaktadır. Bu tez, implant edilebilir biyomalzemelerin karşılaştığı bazı kritik zorlukları ele almak için iki ayrı nanoyapılı sistemi araştırmaktadır. İlk bölüm, terapötik uygulamalar için taşıyıcı nanomalzemeler olarak implant edilebilir yamaların kontrollü bozunmasına odaklanmaktadır. Poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) bazlı elektro-eğirilmiş nanolif yamalar, biyouyumlulukları, biyobozunabilirlikleri ve yüksek yüzey alanı/hacim oranı nedeniyle kontrollü ilaç salınımı için umut verici bir platform sunar. Ancak, PLGA'nın hızlı bozunması zamanla yapısal bütünlüklerini ve etkinliklerini tehlikeye atabilir. Bu çalışmada, elektro-eğirilmiş PLGA nanolif yamalar üretildi ve ardından 4-vinilpiridin (4VP) ve metakrilik anhidrit (MAH) kopolimeri ile başlatılan kimyasal buhar biriktirme (iCVD) kullanılarak modifiye edildi. p(4VP-ko-MAH) ince film kaplama, PLGA nanoliflerin hidrolitik bozunmasına karşı kimyasal stabilite sağlar ve hafif bir pH tepkisi gösterir. Saf PLGA nanolif yamalar %33,67 ve %31,91 bozunma hızı sergilerken, p(4VP-ko-MAH) kaplamanın varlığı, 15 gün boyunca sırasıyla pH 5,5 ve pH 7,5'te %23,95 ve %20,67 oranında azalmış bir bozunma hızı göstermiştir. Bu bulgular, PLGA nanoliflerin p(4VP-ko-MAH) kopolimer kaplaması ile kombinasyonunun, sağlam ve verimli taşıyıcı platformlar oluşturmak için umut verici bir yaklaşım olduğunu önermektedir. İkinci bölümde, kanser tedavisini potansiyel olarak iyileştirmek için Kombine Fotodinamik Terapi (PDT) ve Fototermal Terapi (PTT) için çok işlevli nanopartiküller geliştirdik. Bu çalışma, çekirdek olarak Rose Bengal (RB) ile modifiye edilmiş Baryum Titanat (BT) ve kabuk olarak Polidopamin (PDA) içeren çekirdek-kabuk nanopartiküllerinin (BTRB@PDA), Çift PDT/PTT için Katman Katman Montaj (LbL) ve kaplama stratejileri kullanılarak geliştirilmesine odaklanmaktadır. BT'nin İkinci Harmonik Jenerasyon (SHG) özelliği, dokuya nüfuz eden lazerin görünür ışığa dönüştürülmesini kolaylaştırarak RB'nin Reaktif Oksijen Türleri (ROS) üretmesini etkinleştirmiştir. Bulgularımız, kimyasal bir gösterge kullanılarak BTRB@PDA'nın 300 ve 100 µg/ml için sırasıyla %13 ve %6 UV-Vis emilim tepe noktası azalması ile ROS üretimi gösterdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, fototermal aktivite, sırasıyla 1030 fs ve 808 nm lazerler kullanılarak 45 °C'ye kadar ısı üretimine yol açtı. Bu, BTRB@PDA'nın PDT/PTT için uygun bir platform olduğunu ve sinerjistik kanser tedavisi için umut verici beklentiler sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Multi-scaled nanostructured systems play a critical role in advancing therapeutic strategies. This thesis explores two separate nanostructured systems to address a few of the critical challenges implantable biomaterials face. The first part focuses on the controlled degradation of implantable patches as delivery nanocarriers for therapeutic applications. Electrospun nanofiber patches based on poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) offer a promising platform for controlled drug delivery due to their biocompatibility, biodegradability, and high surface area-to-volume ratio. However, the rapid degradation of PLGA can compromise their structural integrity and efficacy over time. In this study, electrospun PLGA nanofiber patches were fabricated and then modified using initiated chemical vapor deposition (iCVD) with a copolymer of 4-vinylpyridine (4VP) and methacrylic anhydride (MAH). The p(4VP-co-MAH) thin film coating provides chemical stability against hydrolytic degradation of the PLGA nanofibers and a slight pH response. While pristine PLGA nanofiber patches exhibited a degradation rate of 33.67% and 31.91%, the presence of p(4VP-co-MAH) coating demonstrated a reduced degradation rate of 23.95% and 20.67% at pH 5.5 and pH 7.5, respectively, over 15 days. These findings suggest that the combination of PLGA nanofibers with a p(4VP-co-MAH) copolymer coating represents a promising approach for developing robust and efficient delivery platforms. In the second part, we developed multifunctional nanoparticles for combined Photodynamic Therapy (PDT) and Photothermal Therapy (PTT) to potentially improve cancer treatment. This study focuses on the development of a coreshell nanoparticle including Rose Bengal (RB)-modified Barium Titanate (BT) as the core and Polydopamine (PDA) as the shell (BTRB@PDA) using Layer-by-Layer assembly (LbL) and polymerization strategies for dual PDT/PTT. The Second Harmonic Generation (SHG) property of the BT facilitated the conversion of tissue-penetrating laser to visible light, activating the RB to generate Reactive Oxygen Species (ROS). Our findings showed that the developed BTRB@PDA has ROS generation using a chemical indicator, which underwent a 13% and 6% absorbance peak decrease in UV-Vis for 300 and 100 ug/ml, respectively. Also, the photothermal activity led to the heat generation up to 45 °C using 1030 fs and 808 nm lasers, respectively. This shows the suitability of BTRB@PDA as a platform for PDT/PTT and suggests promising prospects for synergistic cancer therapy.
Benzer Tezler
- Nanoboyutlu polimerik miseller sistemler ile gen tedavisine yönelik yaklaşımlar
Gene therapy approaches for polymeric micelles with nanoscale systems
ASLI KARA
Doktora
Türkçe
2018
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İMRAN VURAL
- BSA ile kaplanmış h-BN NP'ler: Kanser tedavisinde potansiyel bir taşıyıcı sistem
BSA-coated h-BN NPs: A potential carrier system for cancer therapy
KARYA AKBIYIKOĞULLARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
- Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi
Development of nanocomposite material for artificial muscle applications
AYŞE KÜBRA AYDINALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Çinko nanotanecik içeren polimer nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of polymer nanocomposite materials incorporated zno nanoparticles
ALEV AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE KÜÇÜKBAYRAK OSKAY
- Diyatomit-kitosan kompozitlerinin geliştirilmesi ve ilaç salım sistemi olarak değerlendirilmesi
Development of diatomite-chitosan composites and evaluation as a drug release system
ZEYNEP ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Eczacılık ve FarmakolojiAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇİFTÇİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET DAVUT ARPA