İlaç taşıyıcı sistem olarak kullanılmak üzere kil-protein kompozit nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of clay-protein composite nanoparticles using as drug delivery system
Yazar: ÖZNUR AKBAL
Danışman: PROF. DR. HANDAN YAVUZ ALAGÖZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kontrollü salım sistemleri geleneksel yöntemler ile kıyaslandığında azaltılmış toksisite, artırılmış verimlilik, hasta uyumu ve rahatlığı içeren avantajlara sahiptir. Biyolojik olarak bozunabilir polimerler, biyolojik uyumu ve çevre dostu özellikleri nedeniyle son yıllarda kontrollü ilaç taşıyıcı sistemler arasında aktif bir taşıyıcı olarak şiddetle tavsiye edilmektedir. Bunların yanı sıra küratif etkilere sahip malzemeler kullanarak da kontrollü ilaç taşıyıcı sistemler geliştirilmekte ve bu sayede hem etken maddenin yan etkilerinden uzaklaşılmakta hemde kullanılan malzemenin tedavi edici özelliğinden faydalanılmaktadır. Kontrollü salım sistemlerinden nanopartiküller ilacın terapötik indeksini iyileştirmekte, toksisitesini azaltmakta, çözünürlüğünü ve kararlılığını arttırmakta ve uzun zaman periyodunda ilacın sürekli salımını sağlayarak kararlı etkin terapötik etki oluşturmasını sağlamaktadır. Bu sebeplerden dolayı, sunulan tez kapsamında, kanser tedavisinde kullanılmak üzere kil-protein kompozit nanopartiküller sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve kolon kanseri hücre hattı üzerinde saponin taşıyıcı sistem olarak sitotoksik etkinliği araştırılmıştır.
Sunulan doktora tezi kapsamında, literatürde ilk defa kompozit nanopartiküllerin desolvasyon tekniği ile hazırlanmasında protein olarak insan serum albümin (HSA) ve kil olarak montmorillonit (MMT) kullanılmıştır. HSA'nın, toksik etkisinin ve immunojenitesinin olmaması ve kolay modifiye edilmesi kullanım sebebidir. MMT ise yüksek yüzey alanı/hacim oranı ve katyon değişim kapasitesi ile birlikte nanopartiküllerin gastrointestinal bariyeri geçmesi için muko-yapışkanlık sağlamasından dolayı tercih edilmiştir. Bu malzemeler kullanılarak hazırlanan kompozit nanopartiküllerin morfolojik özellikleri Taramalı ve Geçirimli Elektron mikroskobu (SEM, TEM) ile analiz edilmiştir. Kimyasal özellikleri ise Dinamik Işık Saçılımı (DLS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Enerji Dağılımlı X-Ray Analizi (EDX), Matriks ile Desteklenmiş Lazer Desorpsiyon/İyonizasyon Kütle Spektroskopisi (MALDI-TOF MS) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) tekniği ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın son basamağında MMT-HSA kompozit nanopartiküllerin kanserli hücrelerle olan etkileşimleri incelenmiştir. Bu amaçla etken madde olarak, saponin (SAP) kanser hücreleri üzerinde sitostatik ve sitotoksik etkilere sahip olmasından dolayı tercih edilmiştir. Bu amaçla kompozit nanopartiküllerin kolon kanseri hücre hattı (DLD-1) üzerinde sitotoksik etkinliği belirlenmesi için gerçek zamanlı hücre analizi  (RTCA) ve nitel ve nicel hücre alım çalışmaları için konfokal lazer taramalı mikroskop (CLSM) ve fluorometre çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen bulgular sonucunda, literatürde ilk defa sentezlenen MMT-HSA kompozit nanopartiküllerin kontrollü ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanımının ümit vaad ettiği görülmüştür.

Abstract:
Controlled release systems have advantages compared to conventional methods, including reduced toxicity, increased efficiency, patient compliance and comfort. Biodegradable polymers are strongly recommended as an active carrier among controlled drug delivery systems in recent years due to their biocompatibility and environmentally friendly properties. In addition to these, controlled drug delivery systems are developed by using materials with curative effects, both removes the side effects of the active substance and the therapeutic properties of the material are exploited. From controlled release systems, nanoparticles improve the therapeutic index of the drug, reduce toxicity, increase solubility and stability, and provide sustained release of the drug over a prolonged period of time to provide a stable, effective therapeutic effect. Due to these reasons, within the scope of the presented thesis, clay-protein composite nanoparticles were synthesized and characterized for cancer treatment and the cytotoxic activity was investigated on colon cancer as saponin delivery system. 
In the scope of the presented doctorate thesis, human serum albumin (HSA) as protein and montmorillonite (MMT) as clay were used in the literature for the first time to prepare composite nanoparticles with desolvation technique. The lack of toxicity and immunogenicity of HSA and its easy modification are the reasons for use. MMT has been preferred because of its high surface area / volume ratio and cation exchange capacity, as well as its ability to cross the gastrointestinal barrier of nanoparticles by providing mucoadhesion. The morphological characteristics of composite nanoparticles prepared using these materials were analyzed by Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM, TEM). Also, their chemical properties were evaluated by Dynamic Light Scattering (DLS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX), Matrix Supported Laser Desorption / Ionization Mass Spectroscopy (MALDI-TOF MS) and Thermogravimetric Analysis. In the last step of the study, the interaction of MMT-HSA composite nanoparticles with cancerous cells was investigated. Saponin (SAP), as the active agent is preferred because it has cytostatic and cytotoxic effects on cancer cells. For this purpose, real-time cell analysis (RTCA) was performed to determine the cytotoxic activity of the composite nanoparticles on the colon cancer cell line (DLD-1) and confocal laser scanning microscope (CLSM) and fluorometer studies were performed for quantitative and quantitative cell uptake studies. As a result of the findings, MMT-HSA composite nanoparticles synthesized for the first time in the literature are promising as a controlled drug delivery system.