Biyoaktif bileşik yüklü mof temelli UiO-66 nanoparçacıkların sentezi, karakterizasyonu ve çeşitli kanser hücre hatlarında anti-kanser aktivitesinin incelenmesi
Bioactive compound loaded mof-based UiO-66 nanoparticles synthesis, characterization and investigation of their anti-cancer activity in various cancer cell lines
Yazar: YÜCEL TAHA UŞA
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antikanser = Anticancer

Özet:
Nanoteknoloji, tanı, görüntüleme, ilaç taşıma sistemi ve tedavi olarak yenilikçi yaklaşımlar sunan, aynı zamanda kanser çalışmalarında umut vadeden bir araştırma alanı olarak karşımıza çıkmaktadır. Nanoteknoloji, nano ölçekte malzemelerin tasarımını, sentezini ve uygulanmasını kapsamaktadır. Nanopartiküller, yüksek yüzey alanı, ayarlanabilir yüzey kimyası ve özel ilaç salım kinetiği gibi benzersiz avantajlar sunmaktadır. Kanser araştırmalarında, nanoparçacıklar tümör bölgelerine hedeflenen ilacın taşınmasını kolaylaştırmaktadır, hedef dışı etkileri minimize etmektedir ve terapötik etkinlik penceresini artırmaktadır. MOF'lar geniş bir nanoparçacık ailesi olup nanoteknoloji araştırmaları sonucu geliştirilmiştir. MOF'ların ayarlanabilir yapıları, geniş yüzey alanları ve çok yönlü işlevsellikleri öne çıkan özellikleri arasında sayılmaktadır. MOF'lar, organik ligandlarla koordine edilen metal iyonlarından veya kümelerinden oluşan gözenekli malzeme sınıfını temsil etmektedir. MOF'lar, kanser araştırmalarında, eşsiz fizikokimyasal özellikleri ve biyouyumluluklarının kullanıldığı sinerjik tedavilerde ilaç taşıma sistemi, görüntüleme ajanları veya terapötik ajanlar olarak görev alabilmektedir. MOF'ların kanser çalışmalarına entegrasyonu, kanser teşhisi ve tedavisinde görülen zorlukların üstesinden gelebilmenin önünü açmaktadır. Fonksiyonelleştirilmiş MOF'lar, kanser hücrelerini seçici olarak hedefleyebilir, biyolojik bariyerleri aşabilir ve uzamsal hassasiyetle terapötik ilaçların taşınımını sağlayabilmektedir. Ayrıca MOF'ların gözenekli doğasının, terapötik ajanların kontrollü salımını sağlaması en önemli avantajlarındandır. Bunun yanı sıra kolayca kapsülleyebilme ve kapsüllenebilme yetenekleri sayesinde multimodal görüntüleme özelliğine sahiptirler. Bu özellik tedavi tepkisinin ve hastalığın seyrinin gerçek zamanlı bir şekilde izlenebilmesini sağlamaktadır. UiO tipi MOF'ların önde gelen bir üyesi olan UiO-66, karboksilat ligandları ile birbirine bağlı, olağanüstü stabilite ve gözeneklilik sergileyen zirkonyum düğümleri içermektedir. 
Bu tez kapsamında UiO-66 nanopartiküllerinin sentezi ve optimizasyonu yapılmıştır. Elde edilen UiO-66 nanopartiküllerinin karakterizasyonu çeşitli mikroskopik ve spektroskopik yöntemlerle gerçekleştirilmiştir. Standardizasyon çalışmaları yürütülmüş, UiO-66 nanopartiküllerinin antikanser özellikli biyoaktif bir bileşik olan rozmarinik asit ile yüklenmesi yapılmıştır. Sentezi gerçekleştirilen RA@UiO-66 nanopartiküllerinin in vitro salım profili diyaliz membran yöntemi ile belirlenmiştir. Son olarak, L929 hücre hattı üzerinde sitotoksisite ve MCF-7 ile SH-SY5Y hücre hatları üzerinde ise antikanser etkinliği incelenmiştir. Biyoaktif bileşik yüklü MOF temelli nanopartiküllerin kanser tedavisindeki potansiyel etkisi değerlendirilmiştir.

Abstract:
Nanotechnology offers innovative approaches to diagnosis, imaging, drug delivery systems and treatment, and is also emerging as a promising area of research in cancer. Nanotechnology includes the design, synthesis and application of nano-scale materials. Nanoparticles offer unique advantages such as high surface area, adjustable surface chemistry and special drug release kinetics. In cancer research, nanoparticles facilitate the transport of the targeted drug to the tumor regions, minimize non-target effects and increase the therapeutic activity window. MOFs are nanoparticle family that have been developed as a result of nanotechnology research. The adjustable structures of MOFs, their wide surface areas and their versatile functionality are among the prominent features. MOFs represent a class of porous materials consisting of metal clusters coordinated with organic ligands. MOFs can work as drug transport systems, imaging agents or therapeutic agents in synergic treatments using their unique physicochemical properties and biocompatibility in cancer research. The integration of MOFs into cancer studies paves the way for overcoming difficulties in the diagnosis and treatment of cancer. Functionalized MOFs can target cancer cells selectively, overcome biological barriers, and provide the transport of therapeutic drugs with spatial sensitivity. It is also one of the most important advantages that the porous nature of MOFs provides controlled emissions of therapeutic agents. In addition, they owe their multimodal imaging capabilities to the convenience of being easily encapsulating. This ability allows the treatment response and the course of the disease to be monitored in real time. UiO-66 contains zirconium nodes that exhibit exceptional stability while bound by carboxylate ligands. 
Within the scope of this thesis, synthesis and optimization of UiO-66 nanoparticles were performed. The characterization of the obtained UiO-66 nanoparticles was performed with various microscopic and spectroscopic methods. Standardization studies were carried out and UiO-66 nanoparticles were loaded with rosmarinic acid, a bioactive compound. The in vitro release studies of the synthesized RA@UiO-66 nanoparticles was performed by dialysis membrane method and release profiles were obtained. Finally, cytotoxicity effects on L929, anticancer effects on MCF-7 and SH-SY5Y cell lines were examined. The potential effect of bioactive compound loaded MOF-based nanoparticles on cancer treatment was evaluated.