Lipit bazlı nanoyapıların sinerjik terapi ajanı olarak kullanımının incelenmesi
The investigation of the use of lipid-based nanostructures as synergistic therapy agents
- Tez No: 952054
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKÇE DİCLE KALAYCIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
İlaç taşıyıcı sistemler (DDS), istenen terapötik etkiye ulaşmak için aktif farmasötik bileşenlerin hedeflenen bölgeye en güvenli biçimde taşınması amacıyla kullanılmaktadır. Yaşanan bilimsel gelişmelere rağmen özellikle kanser tedavisinde tedavi başarısı oldukça sınırlıdır. Geleneksel kemoterapötik yaklaşımlar, sistemik toksisite ve çoklu ilaç direnci (MDR) gibi sebeplerden dolayı yetersiz kalmaktadır. Bu doğrultuda, DDS tasarımlarında kombine tedavi uygulamalarına imkân veren hibrit sistemlere olan ilgi artmaktadır. Bu sayede kemoterapi (CT), fototermal terapi (PTT) ve fotodinamik terapi (PDT) gibi farklı tedavilerin birlikte uygulanarak sinerjistik bir etkinin sağlanması amaçlanmaktadır. Böylelikle monoterapinin sınırlamalarının ortadan kaldırılması ve minimum ilaç ile maksimum etkinin sağlanması hedeflenmektedir. Bu çalışmada, çoklu tedavi mekanizmalarını bir araya getiren, bir kendi kendine kümeleşme mekanizması olan tabaka-tabaka kaplama (LbL) tekniği ile hazırlanan, çok işlevli, uyarana duyarlı olarak ayrışabilen, sıralı ve kontrollü ilaç salımı sağlayabilen bir mikrokapsül yapısı (MC-PANAN) tasarlanmıştır. Tasarlanan sistemde çekirdek yapısı olarak biyouyumlu, biyolojik olarak parçalanabilen ve fototermal özellik gösteren polidopamin nanopartikülleri (PDA) tercih edilmiştir. PDA sentezi sırasında fotodinamik terapi uygulanabilmesi için bir fotoduyarlaştırıcı olan Klorin e6 (Ce6) kullanılmıştır. Tabakaları oluşturacak olan kabuk malzemeleri için ise küresel altın nanopartiküller (AuNP) ve nanoyapılı lipit nanopartiküller (NLT) sentezlenmiştir. Yüksek yüzey-hacim oranına sahip, boyut ve geometri kontrolü yapılabilen ve fototermal özellik gösteren AuNPler tohum-büyütme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Çalışmada ilaç etken maddelerinin enkapsüle edileceği taşıyıcılar olan NLTler hem sıvı hem katı lipit bulunduran yapılandırılmamış bir katı matrise sahiptir. Bu aşamada hazırlanan tüm malzemeler DLS, AFM, zeta potansiyel ve SEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiş, istenen boyut, geometri, yüzey yükü özelliklerine sahip olduklarına emin olunmuştur. Kemoterapi ajanı olan oleik asit ile iyon çifti yapılmış Doksorubisin (DOX-OA), kemoduyarlaştırıcı Verapamil hidroklorür (VERA) ve PDT için fotoduyarlaştırıcı olarak kullanılacak metilen mavisi (MM) NLT'lere ayrı ayrı başarılı bir şekilde enkapsüle edilmiştir. DOX-OA, VERA ve MM için hesaplanan enkapsülasyon verimlilikleri sırasıyla %93,1, %79,9 ve %85,7 olarak hesaplanmıştır. UV-vis spektrofotometresi kullanılarak NLTlerin ilaç alım/salım kapasiteleri belirlenmiştir ve 48 saat sonunda pH 7,4'te DOX-OA salımı %38,8'e, VERA salımının %45,8'e ve MM salımının %34,4'e ulaştığı kaydedilmiştir. pH değerinin 5,5'e düşmesiyle salımlar sırasıyla %45,0'a, %80,9'a ve %43,5'e yükselmiştir. Çalışmanın bir sonraki aşamasında çekirdek partikül olan PDA üzerine elektrostatik etkileşimlerden faydalanılarak“tabaka-tabaka kaplama yöntemi (LbL)”ile sırasıyla AuNP ve NLT tabakaları oluşturulmuş ve MC-PANAN elde edilmiştir. Oluşturulan tabakaların kaplanma performansı zeta potansiyel ölçümleri, DLS, AFM, SEM-EDX ve/veya Floresan Mikroskop ile analiz edilerek takip edilmiştir. DOX-OA içeren NLTler kabuğun iç tabakasında, VERA ve MM içeren NLTler en dışta kalan tabakada konumlandırılmıştır. Bir kemoduyarlaştırıcı olan VERA'nın antikanser ilacı DOX-OA'dan önce salınması sağlanmıştır. Ayrıca, 808 nm NIR ışıması altında MC-PANAN'dan gerçekleşen in vitro ilaç salımları da incelenmiştir. pH 7,4 iken DOX-OA ve VERA salımları sırasıyla %37,5 ve %47,9'a ulaşmıştır. DOX-OA, iç tabakada konumlandırıldığından dolayı salımı ilk 2 saatte daha yavaş bir salım profili göstermiştir. Böylelikle kontrollü ve sıralı salım yaptığı görülmüştür. pH değeri 5,5 olduğunda ise DOX-OA ve VERA salımları sırasıyla %56,2 ve %62,2'ye ulaşmıştır. MC-PANAN partiküllerinin ayrı ayrı 808 nm NIR lazer ve 650 nm LED ışık altındaki PTT ve PDT performansları incelenmiştir. PTT etkisiyle partiküllerin 80 saniyede 45°C'ye ulaşabildiği ve bu döngü 5 kez tekrarlandığında MC-PANAN yapılarının dağılabildiği (disassembly) sonucuna ulaşılmıştır. Aynı zamanda, LED ışık ile uyarılan MC-PANAN4 partiküllerinin tekli oksijen 1O2 oluşumuyla kimyasal bir prob olan DPBF kimyasalının giderimine sebep oldukları görülmüştür. Tez çalışmasının son aşamasında, tasarlanan MC-PANAN yapısının hücreler üzerindeki etkisinin incelenmesi amacıyla, insan glioblastoma hücreleri olan T98G hücre hattı ile in vitro hücre deneyleri gerçekleştirilmiştir. CT, PTT ve PDT etkileri ayrı ayrı ve birlikte incelenerek sinerjistik terapi potansiyeli araştırılmıştır. CT+PTT+PDT üçlü etkisinin 48 saat sonunda hücre canlılığını %13,9'a kadar düşürebildiği kaydedilmiştir. Son olarak, sinerjistik bir etki gösterip göstermediğini değerlendirmek için eklenmiş etki hesaplanmış ve CT, PTT ve PDT terapilerinin birbirleriyle sinerji gösterdiği kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Drug delivery systems (DDS) are used to transport active pharmaceutical ingredients to the target region in the safest way to achieve the desired therapeutic effect. Despite scientific developments, treatment success is quite limited, especially in cancer treatment. Traditional chemotherapeutic approaches are insufficient due to reasons such as systemic toxicity and multiple drug resistance (MDR). Accordingly, interest in hybrid systems that allow combined treatment applications in DDS designs is increasing. In this way, it is aimed to provide a synergistic effect by applying different treatments such as chemotherapy (CT), photothermal therapy (PTT) and photodynamic therapy (PDT) together. Thus, it is aimed to eliminate the limitations of monotherapy and to provide maximum effect with minimum drug. In this study, a multifunctional, stimuli-responsive dissociable, sequential and controlled drug release microcapsule structure (MC-PANAN) was designed, which is prepared by layer-by-layer coating (LbL) technique, which is a self-aggregation mechanism that brings together multiple treatment mechanisms. In the designed system, biocompatible, biodegradable and photothermal polydopamine nanoparticles (PDA) were preferred as the core structure. Chlorin e6 (Ce6), a photosensitizer, was used for photodynamic therapy during PDA synthesis. Spherical gold nanoparticles (AuNP) and nanostructured lipid nanoparticles (NLT) were synthesized as shell materials that will form the layers. AuNPs with high surface-to-volume ratio, size and geometry controllability and photothermal properties were prepared using the seed-growth method. NLTs, which are carriers where drug active ingredients will be encapsulated in the study, have an unstructured solid matrix containing both liquid and solid lipid. All materials prepared at this stage were characterized using DLS, AFM, zeta potential and SEM analyses, and it was ensured that they had the desired size, geometry and surface charge properties. Doxorubicin (DOX-OA) ion-paired with oleic acid, a chemotherapy agent, Verapamil hydrochloride (VERA), a chemosensitizer, and methylene blue (MM) to be used as a photosensitizer for PDT were successfully encapsulated separately into NLTs. The encapsulation efficiencies calculated for DOX-OA, VERA and MM were 93.1%, 79.9% and 85.7%, respectively. The drug uptake/release capacities of NLTs were determined using UV-vis spectrophotometer and it was recorded that DOX-OA release reached 38.8%, VERA release reached 45.8% and MM release reached 34.4% at pH 7.4 after 48 hours. With the decrease of pH value to 5.5, the releases increased to 45.0%, 80.9% and 43.5%, respectively. In the next stage of the study, AuNP and NLT layers were formed on PDA, which is the core particle, by using electrostatic interactions with the“layer-by-layer coating method (LbL)”, respectively, and MC-PANAN was obtained. The coating performance of the formed layers was followed by analyzing with zeta potential measurements, DLS, AFM, SEM-EDX and/or Fluorescence Microscope. NLTs containing DOX-OA were positioned in the inner layer of the shell, and NLTs containing VERA and MM were positioned in the outermost layer. VERA, a chemosensitizer, was released before the anticancer drug DOX-OA. In addition, in vitro drug release from MC-PANAN under 808 nm NIR irradiation was also investigated. When pH was 7.4, DOX-OA and VERA releases reached 37.5% and 47.9%, respectively. Since DOX-OA was positioned in the inner layer, its release showed a slower release profile in the first 2 hours. Thus, it was observed that it provided controlled and sequential release. When pH was 5.5, DOX-OA and VERA releases reached 56.2% and 62.2%, respectively. The PTT and PDT performances of MC-PANAN particles under 808 nm NIR laser and 650 nm LED light were investigated separately. It was concluded that the particles could reach 45°C in 80 seconds with the PTT effect and that the MC-PANAN structures could be disassembled when this cycle was repeated 5 times. At the same time, it was observed that MC-PANAN4 particles stimulated with LED light caused the removal of the chemical probe DPBF by the formation of singlet oxygen 1O2. In the last stage of the thesis study, in vitro cell experiments were carried out with human glioblastoma cell line T98G in order to investigate the effect of the designed MC-PANAN structure on cells. The synergistic therapy potential was investigated by examining the CT, PTT and PDT effects separately and together. It was recorded that the triple effect of CT+PTT+PDT could reduce cell viability to 13.9% at the end of 48 hours. Finally, the additive effect was calculated to evaluate whether it showed a synergistic effect and it was proven that CT, PTT and PDT therapies showed synergy with each other.
Benzer Tezler
- Lipit bazlı organik nanoyapıların hidrojellerin adezyonunda kullanılma potansiyelinin incelenmesi
Investigation of the potential use of lipid-based organic nanostructures in hydrogel adhesion
MERVE ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN
- Temozolomid içeren katı lipid nanopartikül hazırlanması, karakterizasyonu ve beyin kanseri hücre hattında etkinliğinin araştırılması
Preparation and characterization of solid lipid nanoparticle containing temozolomide, and investigation of its efficacy in brain cancer cell line
EDA ÇAPKIN
- Hava-su ara yüzeyinde çeşitli nanoyapıların kendiliğinden kümeleşerek oluşturulması ve elde edilen nanoyapıların karakterizasyonu
Synthesis of the various nanostructures at the air-water interface by the self assembly mechanism and characterization of these nanostructures
DİLARA ŞENYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN
- DNA origami nanoyapıların yapısal kararlılığının ve elektronik özelliklerinin moleküler dinamik ve yoğunluk fonksiyonel teorisi simülasyonları ile incelenmesi
Investigation of the structural stability and electronic properties of DNA origami nanostructures by simulations of molecular dynamics and density functional theory
BÜŞRA DEMİR
Doktora
Türkçe
2023
BiyoteknolojiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSİN EMRE ÖREN
- Development of plasmonic nanostructures for photothermal therapy of prostate and breast cancer
Prostat ve meme kanseri fototermal tedavisi için plazmonik nanoyapıların geliştirilmesi
AYSEL TOMAK
Doktora
İngilizce
2019
Biyokimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESMA VOLGA BULMUŞ ZAREIE