Computational and experimental investigation of drug loaded nanocone clusters
İlaç yüklü nanokap kümelerinin hesaplamalı ve deneysel incelenmesi
- Tez No: 926078
- Danışmanlar: PROF. DR. YASEMİN YÜKSEL DURMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği ve Biyoenformatik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Histotripsi, kısa, odaklanmış, yüksek basınçlı ultrason darbeleri kullanarak yoğun kavitasyon baloncuk bulutları oluşturan, termal hasar oluşturmadan dokuları etkili bir şekilde ablasyon eden non-invaziv bir ultrason ablasyon tekniğidir. Geleneksel histotripsi, hedef dokularda kavitasyonu indüklemek için genellikle yüksek negatif basınçlar (≥28 MPa) gerektirir. Bu sınırlamayı aşmak için nanoparçacık ortamlı histotripsy (NMH) geliştirilmiş ve kavitasyon eşik seviyesini önemli ölçüde düşürmüştür. Perflorokarbon (PFC) dolu nanodamlacıklar (ND), gerekli basınç seviyelerini azaltan etkili kavitasyon çekirdekleri olarak kullanılmıştır. Nanocap kümelenmeleri (NCC) doğru evrim, daha küçük, daha kararlı agregatlar ve tespit edilebilir PFC seviyeleri sunarak ND'nin sınırlamalarını ele alan NMH ajanlarının yeni halini neslini temsil etmektedir. Bu ilerleme, FDA onaylı siklodekstrinlerin (CD) uygun PFC'lerle karıştırıldığı basit bir yöntemle elde edilmiştir. Bu gelişmelere rağmen, Fakat, tümörlerin karmaşık ve heterojen yapısı nedeniyle tek bir histotripsi seansı ile tam tümörün tamamen yok edilmesini eradikasyonu sağlamak zordur. Sonuç olarak, tümör dokusu azaltımı için histotripsiyi, artık kanser hücrelerini ortadan kaldırmaya yönelik lokalize antikanser ajanların dağıtımıyla birleştiren sinerjik tedavi stratejilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma, özellikle artık kanser hücrelerini hedeflemeye yönelik NMH uygulamaları için ilaç yüklü NCC'nin hazırlanması ve optimize edilmesine odaklanmaktadır. CD, PFC ve doksorubisin (Dox) arasındaki karmaşık etkileşimleri açıklığa kavuşturmak için hesaplamalı simülasyonlar ve deneysel araştırmalar yürütülmüştür. CD, Dox ve PFH arasındaki üçlü etkileşimler analiz edilmiş ve CD'nin PFH veya Dox ile kompleksleşmesi için tercihlerin göreceli afinitelere bağlı olduğu çeşitli senaryolar öngörülmüştür, böylece optimum NCC oluşumu sağlanmıştır. βCD, HMβCD, HPβCD, γCD ve HPγCD dahil olmak üzere çeşitli CD türevleri, Dox'un iki türevi (Dox.HCl ve dDox) ve PFH ile olan afiniteleri bağlanma eğilimi açısından değerlendirilmiştir. Çalışma, Dox yüklü NCC hazırlamak için en uygun yöntemi belirlemek amacıyla kararlılık, parçacık boyutu, ilaç yükleme verimliliği, salım profili, PFH kapsülasyonu ve histotripsi etkinliğini sistematik olarak incelemiştir. βCD, Dox'un hidrofobik türevi (dDox) ile Dox yüklü NCC oluşturmak için en etkili türev olarak öne çıkmış ve ana bileşiğe kıyasla üstün özellikler sergilemiştir. Ayrıca, Dox yüklü NCC hazırlamak için en verimli strateji, dDox'un önceden hazırlanmış NCC'ye yüklenmesini içermiştir.
Özet (Çeviri)
Histotripsy is a non-invasive ultrasound ablation technique that uses short, focused, high- pressure ultrasound pulses to create dense cavitating bubble clouds, effectively ablating tissues without causing thermal damage. Traditional histotripsy typically requires high negative pressures (≥28 MPa) to induce cavitation in target tissues. To overcome this limitation, nanoparticle-mediated histotripsy (NMH) has been developed to significantly lower the cavitation threshold. Perfluorocarbon (PFC)-filled nanodroplets (ND) have been employed as efficient cavitation nuclei, reducing the required pressure levels. The evolution towards nanocone clusters (NCC) represents the next generation of NMH agents, addressing the limitations of ND by offering smaller, more stable aggregates with detectable PFC levels. This advancement is achieved through a straightforward approach of mixing FDA-approved cyclodextrins (CD) with suitable PFCs. Despite these advancements, achieving complete tumor eradication in a single histotripsy session remains challenging due to the complex and heterogeneous nature of tumors. As a result, there is a need for synergistic treatment strategies that combine histotripsy for tumor tissue reduction with localized delivery of anticancer agents to eliminate residual cancer cells, potentially enhancing treatment outcomes. This study focuses on the preparation and optimization of drug-loaded NCC for NMH applications, specifically aimed at addressing residual cancer cells. Computational simulations and experimental investigations were conducted to elucidate the complex interactions among CD, PFC, and doxorubicin (Dox) within the NCC. The tripartite interactions among CD, Dox, and PFH were analyzed, and different scenarios were investigated to determine the dominant interactions, with the preference for PFH or Dox to complex with CD based on their relative affinities, allowing optimal NCC formation. Various CD derivatives, including βCD, HMβCD, HPβCD, γCD, and HPγCD, were evaluated for their affinity with two derivatives of Dox (Dox.HCl and dDox) and PFH. The study systematically examined the stability, particle size, drug loading efficiency, release profile, PFH encapsulation, and histotripsy efficacy to determine the most suitable method for preparing Dox-loaded NCC. The results showed that βCD is the most effective derivative for preparing Dox- loaded NCC with the hydrophobic derivative of Dox (dDox), exhibiting superior properties compared to the parent compound. Additionally, the most efficient strategy for preparing Dox-loaded NCC involved loading dDox into pre-prepared NCC.
Benzer Tezler
- FMOC-AA türevleri ve MTX molekülünün tek duvarlı karbon nanotüp ile etkileşimlerinin moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak incelenmesi
FMOC-AA derivatives and investigation of the interactions of MTX molecule with single wall carbon nanotubes using molecular dynamic simulations
SILA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- İlaç taşıyıcı pluronicl64 polimerinin ibuprofen etkileşiminin ve ilaç hapsetme veriminin kaba tanecikli moleküler simülasyonlarla belirlenmesi
Identifying ibuprofen interactions and drug encapsulation efficiency of drug delivery pluronicl64 polymer via coarse-grained molecular simulations
ÇİSEM ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiTrakya ÜniversitesiFarmasötik Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN KAÇAR
- Terapötik peptid yüklü polimerik nano ilaç formülasyonlarının geliştirilmesi ve moleküler modelleme çalışmaları ile incelenmesi
Development of therapeutic peptide-loaded polymeric nano drug formulations and investigation of their structures with molecular modeling studies
BİLGE BIÇAK
Doktora
Türkçe
2021
Biyoteknolojiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDA KECEL GÜNDÜZ
DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ
- Mefenamik asidin fenotiazin ve promazin ile etkileşimininhesapsal ve spektroskopik olarak incelenmesi
Computational and spectroscopic investigation of theinteraction of mefenamic acid with phenothiazine and promazine
HALİL KARAYİĞEN
- Moleküler modelleme yöntemleri kullanılarak bazı enzim ve proteinlerin alosterik etki ile inhibisyon ve aktivasyonlarının araştırılması
Investigation of inhibition and activation of some enzymes and proteins by allosteric effect using molecular modeling methods
MEHMET MURAT YAŞAR
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI SARPÜN
PROF. DR. EROL EROĞLU