Antimicrobial polymers
Antimicrobiyal polimerler
- Tez No: 962797
- Danışmanlar: DR. ANNAMARİA LİLİENKAMPF
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The University of Edinburgh
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Ozet Antibiyotik direncinin aşırı ve kötü kullanım nedeniyle ortaya çıkması, alternatif çözümler arayışını zorunlu kılmıştır. Mikroplara karşı mücadelede kullanılan silahlardan biri antimiyobiyal polimerlerdir. Bu polimerler zararlı mikropları öldürme veya büyümelerini engelleme yeteneğine sahiptir. Bunlar arasında, katyonik polimerler, Gram-pozitif ve Gram-negatif bakteriler, virüsler ve mantarlar gibi geniş bir patojen yelpazesini hedef alacak şekilde özel olarak tasarlanabilir. Bu polimerler, özellikle bakteriyel ve mantar hücre zarlarının çeşitli negatif yüklü bileşenleriyle etkileşime girerek önemli bir potansiyel göstermiştir. Bu etkileşim, hücre zarlarının bozulmasına yol açabilir ve sonuç olarak mikrobu öldürebilir. Doktora araştırmam sırasında, katyonik polimerlerin monomerlerden doğrudan sentezini veya mevcut polimerlerin modifikasyonunu gerçekleştirdim. Tezimin ilk bölümü antimiyobiyal polimerlerin gözden geçirilmesine ayrılmıştır; bunu, polimer sentezinin optimizasyonu ve moleküler ağırlıklarına göre antimiyobiyal ve antifungal özelliklerinin değerlendirilmesine odaklanan iki bölüm takip etmektedir. Dördüncü bölümde, yeni bir katyonik monomer sentezlenmiş ve bu monomere ait polimerler sentezlenmiş ve antimiyobiyal özellikleri ile biyouyumlulukları incelenmiştir. Son araştırma bölümünde, Tröger'in Bazı polimerlerinin ve bunların kuaterner türevlerinin potansiyel yüzey kaplamaları olarak antimiyobiyal aktivitesi araştırılmıştır. Kararlı bir yüzey kaplaması spin-coating yöntemiyle elde edilmiştir ve antimiyobiyal aktivite ile biyouyumlulukları değerlendirilmiştir. Öz Antimikrobiyal polimerler, patojenlere karşı savaşta geleneksel antibiyotiklere alternatif bir yaklaşım ve çözüm olarak giderek daha fazla popülerlik kazanmaktadır. Polimerler, Gram-pozitif ve Gram-negatif bakteriler, virüsler ve mantarlar gibi geniş bir patojen yelpazesini hedef alacak şekilde tasarlanabilir. Özellikle katyonik polimerler, bakterilerin negatif yüklü hücre zarfı bileşenleriyle etkileşimleri nedeniyle büyük bir potansiyel göstermiştir. Bu etkileşim, zarın bozulmasına ve nihayetinde bakteriyel ölüme yol açabilir. Bu polimerler, doğrudan monomerlerden sentezlenebilir veya mevcut polimerler, antimikrobiyal etkiler sağlayan kuaterner amonyum grupları gibi fonksiyonel gruplarla modifiye edilebilir. Bu tezde, kuaterner amonyum grupları içeren polimerlerin geniş bir mikroorganizma yelpazesine karşı hem çözeltide hem de yüzeylerde antimikrobiyal özellikleri incelenmiştir. Bu kapsamda, kuaterner amonyum monomerlerinden oluşan küçük bir homopolimer kütüphanesi, Reversibl Ekleme Parçalanma Zincir Transferi (RAFT) polimerizasyonu ile iyi tanımlanmış moleküler ağırlıklara sahip polimerler elde etmek üzere sentezlenmiştir. Polimerizasyon reaksiyonları optimize edilmiş ve bu polimerlerin Gram-negatif ve iki Gram-pozitif bakteri karşısındaki antimikrobiyal aktiviteleri değerlendirilmiştir. Ana hedef, moleküler ağırlığın homopolimerlerin antimikrobiyal aktivitesi üzerindeki etkisini incelemekti. En etkili polimerler, bakteriler, mantarlar, memeli hücreleri ve eritrositler üzerindeki etkilerini değerlendirmek üzere ayrıntılı incelemeye alınmıştır; özellikle polimer moleküler ağırlıklarının aktivite üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Polimerlerin antimikrobiyal mekanizmaları ayrıntılı olarak incelenmiş ve memeli hücrelerine toksik olmayan, lizik etkisi olmayan ancak yüksek bakterisidal özelliklere sahip polimerler belirlenmiştir. İlgili bir projede, dialilamin monomerinin siklize olması ürünü ilham alınarak, bir pirrolidinyum grubuna dayanan yenilikçi bir metakrilamid monomeri sentezlenmiştir. Bu, metakrilik anhidrit ile (R)-3-Amino-1-N-Boc-pirrolidin reaksiyona sokularak gerçekleştirilmiş ve serbest radikal polimerizasyonu yoluyla polimerler üretilmiştir; yine moleküler ağırlık varyantları ile. Antimikrobiyal aktivite ve biyouyumlulukları kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Daha yüksek moleküler ağırlığa sahip polimerler, memeli hücrelerinde toksik etkiler gösterirken, daha düşük moleküler ağırlığa sahip polimerler, hem Gram-negatif hem de Gram-pozitif bakteriler karşısında bakterisidal aktivite sergilemiş, özellikle Gram-pozitif bakteriler üzerinde belirgin bir etki göstermiştir. Son olarak, Tröger'in Bazı polimerlerinin ve bunların kuaterne türevlerinin potansiyel antimikrobiyal yüzey kaplamaları olarak etkinliği araştırılmıştır. Polimerler sentezlenmiş, yüzeylere spin-coating yöntemi ile kaplanmış ve antimikrobiyal aktivite ve biyouyumluluk açısından değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Lay Summary The emergence of antibiotic resistance, due to excessive and poor usage, has necessitated the search for alternative solutions. One such weapon in the battle against microbes are antimicrobial polymers. These polymers have the ability to kill or impede the growth of harmful microbes. Among them, cationic polymers can be specifically engineered to target a wide range of pathogens, including Gram-positive and Gram-negative bacteria, viruses, and fungi. These polymers, in particular, have demonstrated significant potential due to their mechanisms of action, which involve interacting with the diverse negatively charged components of bacterial and fungi cell envelopes. This interaction can lead to the disruption of cell membranes, ultimately resulting in death of the microbe. In the course of my doctoral research, I conducted the synthesis of a cationic polymers directly from monomers or modification of existing polymers. The initial chapter of my dissertation is dedicated to a review of antimicrobial polymers; this is followed by two chapters with a specific emphasis on optimizing polymer synthesis and evaluation of their antimicrobial and antifungal properties in relation to variations in their molecular weight. In the fourth chapter, a new cationic monomer was synthesized and its corresponding polymers were synthesized and an investigation of their antimicrobial properties as well as their biocompatibilities studied. In the final research chapter, the antimicrobial activity of Trӧger's Base polymers and their quaternized derivatives as potential surface coatings were investigated. Stable surface coating was obtained via spin-coating and their antimicrobial activity and biocompatibility were evaluated. Abstract Antimicrobial polymers are becoming increasingly popular as an alternative approach and solution to traditional antibiotics in the fight against pathogens. Polymers can be designed to target a wide range of pathogens, including both Gram-positive and Gram-negative bacteria, viruses, and fungi. Cationic polymers, in particular, have shown huge potential because of their mechanisms of action, notably their interactions with the various negatively charged cell envelope components of bacteria. This can lead to membrane disruption and ultimately bacterial death. These polymers can be synthesized directly from monomers, or existing polymers can be functionalized to give antimicrobial moieties, such as quaternary ammonium groups, to give an antimicrobial effect. In this thesis, the antimicrobial properties of polymers containing quaternary ammonium groups against a wide range of microorganisms both in solution and on surfaces were investigated. Thus, a small library of homopolymers, comprised of quaternary ammonium monomers, was synthesized through Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer polymerization to give polymers with well-defined molecule weights. The polymerization reactions were optimized, and the antimicrobial activity of these polymers assessed against Gram-negative and two Gram-positive bacteria. A key objective was to examine the effect molecular weight had on the antimicrobial activity of the homopolymers. The most effective polymers were subjected to detailed investigation to assess their impact on bacteria, fungi, mammalian cells, and erythrocytes specifically analysing the effect of polymer molecular weights on their activity. The antimicrobial mechanisms of action of the polymers were examined in detail, and through this process, identified polymers that were non-toxic to mammalian cells, yet highly bactericidal. In a complementary research endeavor, a novel metharcylamide monomer based on a pyrrolidinium group, inspired by the product of cyclisation of the diallylamine monomer was synthesised. This was achieved by reacting methacrylic anhydride with (R)-3-amino-1-N-Boc-pyrrolidine and used to generate polymers via Free Radical Polymerization, again with molecular weight variants. Comprehensive analysis of their antimicrobial activity and biocompatibility was undertaken. The higher molecular weight polymer showed toxic effects on mammalian cells, whilst polymers with lower molecular weights demonstrated bactericidal activity against both Gram-negative and Gram-positive bacteria, with a notably enhanced effect on Gram-positive bacteria. Finally, the antimicrobial activity of a Trӧger's Base polymer and the quaternized derivatives were investigated as potential antimicrobial surface coatings. Polymers were synthesized, coated onto surfaces via spin coating and evaluated for antimicrobial activity and biocompatibility.
Benzer Tezler
- Vinil piridin esaslı polimerlerin antimikrobiyal etkilerinin araştırılması
Investigation of antimicrobial effects of vinyl pyridine based polymers
MURAT ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
MikrobiyolojiCumhuriyet ÜniversitesiMikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. A.YASEMİN ÖZTOP
- Molecular modelling of antimicrobial peptides and polymers
Antimikrobiyal peptit ve polimerlerin moleküler modellemesi
SENA ATASEVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiMedikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA ARZU ÖZAL İLDENİZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN ÜNÜBOL
- Antimikrobiyal polimerik kompozit malzemelerin tasarlanması
Design of antimicrobial polymeric composite materials
TUĞÇE ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN İDİL
- Poli(allil guanidin.HCl)'ün sentezi, karakterizasyonu ve antimikrobiyal özelliğinin incelenmesi
Synthesis and characterization of poly(allyl guanidine.HCl) and investigation of its antimicrobial property
UFUK YILDIZ
- Quaternized ammonium functionalized poly(lactic acid) films :Structure-antimicrobial activity relationship and mechanical/barrier properties
Kuaterner amonyum grubu içeren poli(laktik asit) filmleri: Yapı-antimikrobiyal etki ilişkisi ve mekanik/bariyer özellikleri
FİGEN AYNALI
Doktora
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DOÇ. DR. ERDİNÇ DOĞANCI