Biyokimyasal uygulamalar için manyetik özelliğe sahip biyopolimerik nanokürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of magnetically responsive biopolymeric nanospheres for biochemical applications
Yazar: DOĞA KAVAZ
Danışman: PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bleomisin = Bleomycin ; Demir oksit = Iron oxide ; Kitosan = Chitosan ; Konkanavalin A = Concanavalin A ; Manyetik maddeler = Magnetic matters ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Nanoteknolojinin ürünlerinden olan nanokürelerle ilgili olarak günümüzde özellikle teşhis ve tedavi amaçlı kullanılmak üzere biyokimya ve biyotıp uygulamalarda birçok değişik araştırma yapılmaktadır. Öte yandan söz konusu nanokürelerin bünyesinde manyetik özelliğe sahip olan malzemelerin yer aldığı formları ise konuya farklı bir boyut kazandırmıştır. Manyetik alan etkisi altında yönlendirilebilen ve manyetik alan etkisine cevap veren bu nanoküreler ile ilgili olarak gerçekleştirilen uygulamalara örnek olarak; Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) ajanı, kanser ve/veya gen tedavisi, kardiyovasküler rahatsızlıkların tedavisi, hücre-protein-DNA/RNA, bakteri-virüs ve diğer biyomoleküllerin immün manyetik ayırma teknikleriyle bulundukları ortamdan ayrılması gibi uygulamalar gösterilebilir. Söz konusu uygulamalardan kanser, gen tedavisi ve kardiyovasküler sistem rahatsızlıklarının tedavisinde, manyetik alan etkisi altında harekete geçen ve nanokürelerin yüzeyine yerleştirilerek hedef organ-doku üzerindeki reseptörlere spesifik olarak yönlenen ligandların yer aldığı nanokürelerin beraberinde taşıdıkları etken maddeyi ilgili organ veya dokuya ulaştırmaları şeklinde gerçekleşmektedir. Ayrıca bir diğer uygulama yolu da; nanoküreler canlı sisteme yüklendikten sonra dışarıdan manyetik alan uygulanmasıyla oluşan hiperterminin (aşırı ısınmanın) kanserli hücreleri yok etmesi şeklindedir. Nanokürelerin hazırlanmasında bir başlangıç monomerinin polimer haline gelmesi ya da hali hazırda polimer olan bir yapının işlenmesi yöntemleri kullanılabilir. Nanokürelerin hazırlanmasında alkilsiyanoakrilatlar, polimetiliden malonat, polilaktik asit, poliglikolik asit ve poli ?-kaprolakton polyesterleri ile bunların kopolimerlerinden oluşan sentetik polimerler kullanıldığı gibi protein ve polisakkaritler gibi doğal makromoleküllerde kullanılabilmektedir.Sunulan tez kapsamında; kanser teşhis ve tedavisinde kullanılmak üzere manyetik özelliklere sahip biyopolimerik nanotaşıyıcı formundaki sistemlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Söz konusu sistemin tasarımında önce demir oksit nanopartiküller hazırlanmış ve bu nanopartiküller kitosan biyopolimerine yüklenmiştir. Çalışmalar kapsamında manyetik nanopartiküller (demir oksit partikülleri) ile manyetik özelliklere sahip kitosan naotaşıyıcılar SEM, AFM gibi morfolojik tekniklerle, fizikokimyasal FTIR ile ve manyetik özellikleri ESR ile değerlendirilmiş, bu değerlendirmeler sonucu istenilen özelliklere sahip nanotaşıyıcılar hazırlanmıştır. Ayrıca tedavi amacıyla Bleomycin yüklenmiş ve kanser hücrelerine hedeflemeyi sağlamak üzere konkanavalin-A model ligand olarak takılmıştır. Yapılan çalışmalarda nanotaşıyıcıların fizikokimyasal özellikleriyle etken madde yükleme salım analizleri yapılmış ve sistemin in vivo uygulamalara hazır hale getirilmiştir.Anahtar Sözcükler: demir oksit nanopartikül, kitosan, manyetik nanotaşıyıcı, Bleomycin, Konkanavalin-A

Abstract:
Nowadays, nanotechnologic products such as nanospheres have been explored especially for diagnostic and therapy in biochemical and medical applications. On the other hand, the new forms of such nanospheres that include magnetic features integrate a new approach to the field. Magnetic nanospheres which can give response to and be targeted under magnetic field can be used in several biomedical applications, such as cellular therapy in cell labeling, separation and purifications, a contrasting agent in magnetic resonance (MR) imaging, cardiovascular disease? therapy , cell- protein-DNA/RNA, bacteria- virus and other biomolecules for possible immunoterapy applications. From the therapies mentioned above, in the cancer, gene therapy and cardiovascular disease therapy, nanospheres that can be activated under magnetic field are used. These particles carry ligands specific to the receptors found on the target tissue. Also they can contain active drugs which delivered to the target tissue successfully by the means of these ligands. And the other technique is the elimination of cancered cells by the hyperthermia (overheating) that is formed by exterior magnetic field applications after the imposition of nanospheres to living system. In the preparation of nanospheres, either a starting monomer can be used to sythesize the polymer or the polymer can be used as it is. Either syntetic polymers, such as polystrene, poly acrilamide, polyvinyl alcohol, poly lactic acid, poly glocolic acid, poly ?- caprolacton; or natural biomacromolecules, such as proteins and polysaccharides can be used in the preparation of the nanospheres.In this study; development of biopolymeric nanocarrier systems, have magnetic properties, is aimed in order to use them for cancer diagnostics and treatment.In the present study, well-dispersed suspension of superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles coated with chitosan were produced by co-precipitation method. Morphological evaluations of the prepared nanoparticles were performed by using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Chemical structures of nanoparticles were analyzed by using FTIR and magnetic properties of the nanoparticles were evaluated using electron spin resonance (ESR) and VSM measurements and under these investigations optimum nanoparticles have been prepared. Bleomycin loaded-magnetic CS nanoparticles were prepared and concanavalin-A is used as ligand in order to targetting nanoparticles to cancer cells. In this study, with physicochemical properties of magnetic CS nanoparticles in vitro release profiles were investigated and CS nanoparticles are optimized further in vivo applications.Keywords: iron oxide nanoparticles, chitosan, magnetic nanocarriers, Bleomycin, concanavalin-A