Kanser tedavisinde kullanılan paklitaksel'in iCVD Tekniği kullanarak fonksiyonel polimerik nano kaplama ilmodifikasyonu, karakterizasyonu ve MCF-7 hücre hattı üzerine biyolojik aktivitelerinin belirlenmesi
Modification and characterization of paclitaxel used in cancer treatment by functional polymeric nano coating using iCVD Technique and determination of biological activities on MCF-7 cell line
Yazar: GÖZDE KAYADİBİ KOYGUN
Danışman: PROF. EMİNE ARSLAN ; PROF. DR. MUSTAFA KARAMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Farmasötik Toksikoloji = Pharmaceutical Toxicology
Dizin: Akılcı ilaç kullanımı = Rational drug use ; Besin-ilaç etkileşimleri = Food-drug interactions ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Nanobiyoteknoloji = Nanobiotechnology ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Paklitaksel = Paclitaxel ; Polimer sentezi = Polymer synthesis

Özet:
Farmasötiklerin nanopartiküller içerisine enkapsülasyonu kanser tedavisinde karşılaşılan problemlere çözüm sunmaktadır; kontrollü salınımı, ilaç toksisitesinin düşürülmesi ve öngörülen bölgeye doğrudan hedeflendirilebilmeleri gibi farklı parametrelerle karşılaşılabilecek problemlere çözüm sunulması ön görülmektedir. Nanopartiküller biyolojik moleküler tanıma ve yeni anti kanser ilaç dağıtım sistemlerinin tasarımı üzerine tasarlanmıştır. Ve daha sonra MCF-7 ve MCF-12A hücre hatları üzerindeki sitotoksik, antioksidan, lipid peroksidaz ve apoptoz yönünden etkileri incelenerek istatiksel analizi yapılmıştır. PAC, stabilite sorunu olan meme kanserinde kullanılan ve hidrofilik özelliği çok düşük bir anti kanser ajanıdır. PAC'in toksik etkilerini azaltan, kontrollü salım sağlayan nanopartiküllerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Kanser hücrelerinin yanı sıra sağlıklı hücreleri de öldürdüğü için toksik etkisini azaltmak amacıyla metakrilik asit içeren çapraz bağlı kopolimer/ fonksiyonlandırılmış polimerler ile kaplama yapılarak PAC'in hedefe ulaşmadan çözünmesini engelleyerek yan etkilerini ortadan kaldırdığı gözlemlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda monomeri metakrilik asit (MAA) ve etil glikol (EGDMA); kopolimer sentezi için kullanılmıştır. iCVD tekniği ile kaplama yapılan PAC kanser ilacının yapı özellikleri FT-IR spektroskopisi ve XPS analizleri ile doğrulanmıştır. Hazırlanan PAC yüklü nanopartiküllerden en uygun formülasyon bulunarak MCF-7 kanser hücreleri ve MCF-12A sağlıklı hücreleri üzerindeki biyolojik aktivitelerine; 48 saat ve 72 saat XTT sitotoksite testi, antioksidan analizi, lipid peroksidasyonu ve apoptoz etkilerinin istatiksel analizleri yapılmıştır. İnce film kaplama yapılan ilaçsız uygulamalarının XTT analiz sonucu incelendiğinde MCF-7 hücreleri ile biyouyumlu olduğu, herhangi toksik bir etkinin izlenmediği gözlemlenmiştir. Farklı kalınlıkta farklı parametreler denendiğinde, anlamlı bir etki olmadığı da gözlemlenmiştir. MCF-12A sağlıklı hücre hatları incelendiğinde ise 48. saatteki etkisi sırasıyla; MAA 1.5 EGDMA 0.45 olan kaplamada hücre canlılığı %72,8, MAA 2.0 EGDMA 0.25 olan kaplamada hücre canlılığı %77,2 iken; MAA 3.0 EGDMA 0.15 olan kaplamada hücre canlılığı %79,1 olarak hesaplanmıştır. İstatiksel hesaplamalar sonucunda MCF-7 meme kanseri hücrelerinde ve MCF-12A sağlıklı meme hücre hattındaki etkileri kıyaslandığında en anlamlı sonucun MAA 3.0 EGDMA 0.15 olan kaplamada olduğu gözlemlenmiştir. İnce film çözünme yöntemleri incelendiğinde etanol gibi çözücülerden faydalanıldığı için iCVD yöntemi ile suda çözünürlüğü düşük olmasının dışında su itici ve lipofilik karakterdeki fenolik bileşiklerin enkapsülasyonunda bu yöntemin kullanılması ince film ile kaplanmış suda çözünürlüğü az olan PAC'in de özellikle biyoyararlılık ve aktif bileşenin stabiliteleri üzerinde de etkili olduğunu göstermiştir. MAA oranı fazla olan ilacın sonuçları düşük MAA oranına sahip olan gruplarla kıyaslandığında, oksidatif streste bir artışa işaret eden düşük glutatyon seviyelerine neden olduğu gözlemlenirken, MDA (Malondialdehit) düzeylerinde artışa sebep olduğu gözlemlenmiştir. iCVD tekniği ile MAA ve EGDMA kaplanan PAC nanopartikülleri ilaç taşıyıcı sistemler olarak etkin maddenin çözünürlüğünü ve biyoyararlanımını arttırmak, etkin maddenin salımını modifiye ederek uygun koşullarda ve istenilen dozda ve etkin maddeyi hedeflendirmek gibi amaçlarda kullanılması tıpta bir ışık olarak ön görülmektedir.

Abstract:
Encapsulation of pharmaceuticals into nanoparticles offers solutions to the problems encountered in cancer treatment; It is foreseen to offer solutions to the problems that may be encountered with different parameters such as controlled release, reduction of drug toxicity, and direct targeting to the foreseen region. Imprinted/selective nanoparticles are considered as drug delivery carriers because of their cross-linked networks, acting as drug depots for controlled release. In this study, the biological molecular recognition of Paclitaxel (PAC) nanoparticles with selectivity by iCVD technique and the design of new anti-cancer drug delivery systems and cytotoxic, antioxidant, invasion, lipid peroxidase and cytotoxic effects on MCF-7 breast cancer cell line and MCF-12A healthy cell lines were investigated. Statistical analysis was made by examining the effects of apoptosis. PAC is an anticancer agent used in breast cancer with very low water solubility and stability problems. In this study, it was aimed to develop nanoparticles that reduce the toxic effects of PAC and provide controlled release. Since it kills healthy cells as well as cancer cells, it has been observed that by coating with cross-linked copolymer/functional polymers containing methacrylic acid in order to reduce its toxic effect, it prevents the dissolution of PAC before it reaches the target and eliminates its side effects. For this purpose, its monomers are methacrylic acid (MAA) and ethyl glycol (EGDMA); It was used for homopolymer and copolymer synthesis. The structural properties of the PAC cancer drug coated with the iCVD technique were confirmed by FT-IR spectroscopy and XPS analysis. Biological activities on MCF-7 cancer cells and MCF-12A healthy cells by choosing the most suitable formulation among the prepared PAC loaded nanoparticles; Statistical analyzes of the results were made by examining the effects of 48 hours and 72 hours XTT cytotox test, antioxidant analysis, lipid peroxidase and apoptosis. It has been observed that nanohydrogels with a high MAA content cause increased ROS levels and low glutathione levels, indicating an increase in oxidative stress.  The use of PAC nanoparticles coated with co (MAA-EGDMA) with the iCVD technique as drug delivery systems for purposes such as increasing the solubility and bioavailability of the active substance, modifying the release of the active substance and targeting the active substance is foreseen as a light in medicine.