Amin reaktif poli(etilen glikol) esaslı aşırı dallanmış polimerlerin sentezi ve fonksiyonlandırılması
Synthesis and functionalization of amine reactive poly(ethylene glycol) based hyperbranched polymers
Yazar: MUSTAFA YASİN ATEŞ
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Son yıllarda tıp, ilaç ve biyomedikal alanlarında insan sağlığı ve yaşam standartlarının iyileştirilmesi konusunda oldukça önemli gelişmeler olmaktadır. Kanser, hormonal bozukluklar, immün bozukluklar, enfeksiyonlar ve metabolik hastalıklar gibi birçok hastalık türünün teşhis ve tedavisinde kullanılan birçok malzeme ve cihaz polimerik yapılara dayanmaktadır. Bu gelişmelerin ana unsurlarından biri polimerik malzemelere dayanan teşhis ve tedavi yöntemleridir. Günümüzde tedavi amaçlı kullanılan ve onaylı birçok protein bulunmaktadır. Proteinlerin sınırlı stabilite, düşük biyo-yararlılık ve çözünürlükleri gibi değişken fizikokimyasal özellikleri tedavi amaçlı kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu problemlerin giderilmesi amacıyla biyouyumlu polimer ile proteinlerin fizokokimyasal ve farmokokinetik özelliklerinin iyileştirildiği protein-polimer konjugatları kullanılmaktadır. Biyolojik sistemlerin karmaşıklığından dolayı biyomoleküllerin doğal ortamlarında çalışmak ve aktivitelerini kaybetmeden modifiye etmek çok zordur. Son yıllarda geliştirilen ve bilinen en hızlı Ters Elektron Gereksinimli Diels Alder (IEEDA) reaksiyonu olan tetrazin molekülü ile trans-siklookten arasında gerçekleşen Diels-Alder (DA) reaksiyonu, biyolojik sistemlere zarar vermemekte ve seçici olarak modifikasyon yapılmasını sağlamaktadır. 
Bu çalışmada Kendine Yoğuşan Vinil Polimerizasyonu'nun (Self Condensing Vinyl Polymerization, SCVP), Atom Transfer Radikal Polimerizayonu (ATRP) ile kombinasyonu kullanılarak aşırı dallanmış (hyperbranched)  yapıda poli(etilen glikol) (PEG) temelli ve süksinimidil ester fonksiyonlu polimerler sentezlenmiştir. Bu polimerleri modifiye etmek amacıyla amin fonksiyonlu tetrazin ve piren molekülleri sentezlenmiştir. Süksinimidil ester fonksiyonlu polimerlere tetrazin konjugasyon amacıyla piren ise florosans cevap almak amacıyla amin grupları üzerinden bağlanmıştır. Böylellikle yüksek hızda reaksiyon kabiliyeti olan ve floresans özellik gösteren multi-fonksiyonlu aşırı dallanmış (hyperbranched) polimerler sentezlenmiştir. Sentezlenen bu multifonksiyonlu aşırı dallanmış (hyperbranched) polimer, proteinler, diğer biyomakromoleküller ve ilaç molekülleri gibi biyomoleküller ile hibrit sistemler oluşturarak biyosensörler, tıbbi tanı ve teşhis kitleri, görüntüleme sistemleri ve ilaç salım sistemleri gibi önemli biyomedikal uygulamalarda kullanılma potansiyeline sahiptir.

Abstract:
In recent years, there has been significant development in medicine, drug development and biomedical applications by the means of improvement of human life and health. Many of the materials, equipment employed in diagnosis or treatment of serious diseases including cancer, hormonal deficiencies, immune deficiencies, infections and metabolic disease depend on polymeric structures. One of the main streams in these developments is new diagnostic and treatment methods. Nowadays, there are many proteins approved and used for therapeutic purposes. The variable physicochemical attributes of proteins as limited stability, low bioavalibility and solubility restrict utilization of treatment purpose. Biocompatible polymer and protein conjugates which are enhanced the physicochemical and pharmacokinetic properties of proteins are utilized in order to the solutions of these problems. Work in the natural environment of biomolecules and modify without loss of their activities are really difficult due to the complexity of biological systems. Inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) of tetrazine which is type of Diels-Alder (DA) reaction between tetrazine molecule and trans-cyclooctene and known as the fastest conjugation reaction so far does not damage and the biological systems and provides selective modification.
In this study, poly(ethylene glycol) (PEG) based and succinimidyl ester functional polymers with hyperbranched structure are synthesized by using in combination with Self Condensing Vinil Polymerization (SCVP), Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) amine functional tetrazine and pyrene molecules are synthesized in order to modify these polymers. Succinimidyl ester functional polymers are bonded with tetrazine due to conjugation while pyrene are linked to these polymers through the amine groups to obtain fluorescence response. Thus, multifunctional hyperbranched polymer which is capability of high speed reaction and has fluorescent attribute is synthesized. The synthesized multifunctional hyperbranched polymer has the potential to be used in significant biomedical applications such as biosensors, medical diagnostic and diagnostic kits, imaging systems and drug delivery system by creating hybrid systems with biomolecules such as proteins, other biomacromolecules and drug molecules.