Metal ve metal oksit nanopartiküllere immobilize edilen kaliks[4]aren türevlerinin sentezi, ilaç taşınımında kullanılması ve canlı hücrede sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Synthesis of calix[4]aren derivatives immobilized onto metal and metal oxide nanoparticles for their application in drug delivery and investigation of cytotoxic effects in living cells
Yazar: MEHMET OĞUZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA YILMAZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Kaliksarenler, seçimli olarak farklı gruplarla türevlendirilerek molekül taşıma, suda ve organik çözücülerdeki çözünürlükleri ve biyokimyasal özellikleri gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal özellikleri kolaylıkla değiştirilebilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı nano sepet yapısındaki kaliksarenler oldukça geniş bir uygulama alanına sahiptir. Son yıllarda bu bileşiklerin farklı türevleri anti-kanser uygulamalarında anti-proliferatif ajan ve ilaç taşıyıcı materyal olarak kullanımı çok fazla ilgi görmektedir.
Bu tez çalışmasında, kaliks[4]aren bileşiklerinin anti-kanser özelliklerinin araştırılması amacıyla gerçekleştirilen çalışmalar üç faklı bölümde toplanmıştır. Bu bölümlerden birincisinde, kaliks[4]arenler fenolik –O üzerinden L-prolin grupları ile türevlendirilerek karakterize edildikten sonra 4 farklı insan kanseri hücre hatları ve bir sağlıklı epitelyum hücreleri üzerindeki anti-kanser özellikleri araştırıldı. Bu çalışmanın sonucunda L-prolin grubu taşıyan kaliksaren bileşiği seçimli olarak kolon kanseri hücre hatlarında sitotoksik etkisinin daha yüksek olduğu gözlendi. İkinci bölümde, suda çözünmeyen doğal flavonoid bir bileşik olan ve aynı zamanda anti-kanser özelliğe sahip kuersetin molekülünün hem sudaki çözünürlüğünü artırmak hem de anti-kanser özelliğini araştırmak için suda çözünebilen fenolik–O üzerinden N,N-dimetilalkil grupları ile fonksiyonlandırılmış sülfo-kaliks[4]aren türevleri ile fizyolojik pH da (7.5) kompleksleri hazırlanıp 4 farklı insan kanseri hücre hatları ve bir sağlıklı epitelyum hücreleri üzerindeki anti-kanser özellikleri incelendi. Sonuçta bu kompleksin seçilen hücrelere karşı seçimli olduğu ve en yüksek sitotoksik etkiyi HeLa (11.2 μM) ve A549 (18.1 μM) hücrelerine karşı gösterdiği gözlendi.  Üçüncü bölümde ise nano taşıyıcı malzemeler olarak tiyol grubu taşıyan sülfo-kaliks[4]aren türevi altın nano partiküllere immobilize edildi (ANPs@calix) ve kuersetin molekülü ile kompleksi hazırlandı (ANPs@calix-Qrc). Hazırlanan bu kompleksin SW620 insan kolon kanseri hücresine karşı etkili olduğu gözlendi. Elde edilen sonuçlara göre nano taşıyıcı olarak sentezlenen materyal ile komleksleştirilen kuersetinin (ANPs@calix-Qrc) IC50 değeri yaklaşık 52 kat arttığı gözlendi. Bu çalışmalara ek olarak hazırlanan kaliksaren-kuersetin kompleksleri için laboratuvar ortamında salınım testleri yapıldıktan sonra hücre içi taşınım mekanizması aydınlatıldı.

Abstract:
Calixarenes can be selectively generalized to different groups and able to easily modified for various physical and chemical properties, such as molecular transport, solubility in water and organic solvents, and biochemical properties. Due to these properties, calixarenes in nano basket structure have a wide application area. In recent years, the use of various derivatives of these compounds as anti-proliferative agents and drug carrier materials in anti-cancer applications has attracted much attention.
In this thesis project, the studies conducted to investigate the anti-cancer properties of calix[4]arene compounds have collected in three different sections. In the first of these sections, after calix[4]arene derivatized with L-proline groups through the lower rim, anti-cancer properties on four different human cancer cell lines and one healthy epithelial cells were investigated. As a result of this study, it was observed that the calixarene compound carrying the L-proline group had a higher cytotoxic effect in colon cancer cell lines. In the second part, water-soluble sulfo-calix[4]arene derivatives functionalized with N, N'-dimethyl ethyl amine group over the lower rim to increase the solubility of quercetin molecule, which is a natural flavonoid compound that is insoluble in water and to investigate its anti-cancer properties at physiological pH (7.5) were prepared and their anti-cancer properties on 4 different human cancer cell lines and one healthy epithelial cells were examined. As a result, it was observed that this complex behaved selectively against selected cells and showed the highest cytotoxic effect against HeLa (11.2 μM) and A549 (18.1 μM) cells. In the third part, sulfo-calix[4]arene derivatives carrying the thiol group as nanocarrier materials were immobilized to gold nanoparticles (ANPs@Calix) and their complex was prepared with quercetin molecule (ANPs@Calix-Qrc). It was observed that this complex prepared was effective against SW620 human colon cancer cell. According to the results, it was observed that the IC50 value of quercetin (ANPs@Calix-Qrc) complexed with the material synthesized as a nanocarrier increased approximately 52 times. In addition to these studies, the intracellular transport mechanism was elucidated after laboratory experimental tests were performed for the discover calixarene-quercetin complexes.