İlaç taşıyıcı sistem olarak kullanılacak PEG kaplı karbon nanotüplerin sentezi ve ilaç taşıma performanslarının belirlenmesi
Synthesis of PEG coated carbon nanotubes used as drug carrier system and determination of their drug delivery performances
Yazar: MUHAMMED BERKCAN ARSLAN
Danışman: PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde kanser en önemli hastalıklardan biridir. Ölümlerin çoğu kanser hastalığı sebebiyle olmaktadır. Tedavi amacıyla kullanılan yöntemler genel olarak cerrahi, radyoterapi ve kemoterapidir. Kemoterapi yöntemleri ilacın kan dolaşımına geçtikten sonraki etkisini göstermektedir. Ayrıca hormon tedavileri, biyolojik tedavi yöntemleri
ve hedefe yönelik tedaviler uygulanmaktadır. Yeni nanoteknolojik gelişmelerle birlikte ilaç taşıma sistemleri, ilacın sorunlu bölgeye nüfuzunu artırarak doğrudan ulaştırılmasını sağlayabilmektedir. Bu çalışmamızda kanser tedavisinde kullanılabilecek ilaç taşıyıcı sistem olarak yeni bir nanomalzeme geliştirilmiştir. Bu malzemenin temelini tek duvarlı karbon nanotüp (KNT) oluşturmaktadır. Karbon nanotüplerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin diğer malzemelere göre daha üstün ve avantajlı olması bu malzemenin seçilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Çözünürlüklerinin az olması KNT'ler için bir dezavantajdır. Bu problemi gidermek, KNT'lerin yabancı madde olarak algılanmasını önlemek ve kanda kalış zamanını arttırmak amacıyla, literatürde belirtildiği gibi polietilen glikol (PEG) kaplama malzemesi olarak seçilmiştir. PEG zincirlerini KNT duvarına tutturmak için yapısında aromatik gruplar içeren Fmoc aminoasiti ile PEG reaksiyona sokularak kompleks bir yapı hazırlanmıştır. Çalışmada iki farklı molekül ağırlığında PEG (PEG5000 ve PEG12000), Fmoc-Trp-OH ile reaksiyona sokulmuştur. Hazırlanan Fmoc-PEG kaplı KNT'lerin karakterizasyonu için, floresans spektroskopisi, nükleer manyetik rezonans (NMR), Fourier dönüşümlü kızılötesi
(FTIR) spektroskopisi ve bağlanma verimini saptamak amacıyla da termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmanın bir sonraki aşamasında ise, meme kanseri tedavisinde kullanılan mitoxantrone ilacı PEG5000 ve PEG12000 ile kaplanmış olan tek duvarlı KNT'lere pH=9.1ortamında yüklenmiş ve pH=5.5 ortamında salım performansları belirlenmiştir. İlaç yükleme ve salım çalışmalarında ultraviyole ve görünür ışık absorpsiyon spektroskopi (UV-VIS) spektroskopisi kullanılmıştır.

Abstract:
Today, cancer is one of the most important diseases. Most deaths are due to cancer. The methods used for treatment are generally surgery, radiotherapy and chemotherapy. Chemotherapy methods show the effect of the drug after it enters the bloodstream. In addition, hormone treatments, biological treatment methods and targeted therapies are
applied. With new nanotechnological developments, drug delivery systems can increase the penetration of the drug to the problematic area and provide direct delivery. In this study, a new nanomaterial has been developed as a drug delivery system that can be used in cancer treatment. The basis of this material is carbon nanotube (CNT).
The fact that the physical and chemical properties of CNT are superior and advantageous compared to other materials played an important and large role in the selection of this material. The low solubility of CNTs is a disadvantage for CNTs. Polyethylene glycol (PEG) was chosen as a coating material, as stated in the literature, in order to eliminate this problem, to prevent the perception of CNTs as foreign substances and to increase the residence time in blood. In order to attach the PEG chains to the CNT wall, a complex structure was prepared by reacting PEG with the Fmoc amino acid containing aromatic groups in its structure. In the study, PEG (PEG5000 and PEG12000) of two different molecular weights were reacted with FmocTrp-OH. Fluorescence spectroscopy, Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy and Thermogravimetric Analysis (TGA) methods were used to determine the binding efficiency in this synthesized product in order to determine the functionalization of Fmoc-PEG chains with single walled carbon nanotubes (SWCNTs). In the next stage of the study, SWCNTs coated with mitoxantrone drugs PEG5000 and PEG12000 used in breast cancer treatment were loaded in pH = 9.1 environment and their release performance was determined in pH = 5.5 environment. Ultraviolet and visible light absorption spectroscopy (UV-VIS) spectroscopy were used in drug loading and release studies.