Timokinon-bazlı magnetolipozom ve fitozom nanopartiküllerinin biyosentezlenmesi, karakterizasyonu ve Glioblastoma hücrelerinin demir metabolizmasına etkilerinin araştırılması
Biosynthesis and characterization of thymoquinone-based magnetoliposome and phytosome nanoparticles and investigation of their effects on iron metabolism of Glioblastoma cells
Yazar: SİBEL AZİZENUR ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. FUNDA NURAY YALÇIN ; PROF. DR. İSMAİL ÖÇSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Tedaviye direnç ve nükslerle karakterize, ölümcül bir beyin tümörü olan Glioblastoma (GB) için tedaviler yetersizdir. Bu nedenle, bu çalışmada, demir-bazlı hücre ölümünü hedefleyen tedavi stratejilerine katkı amacıyla; hücrede demir işlevini arttırmak için Magnetolipozom (Mag) nanopartikül (NP)'leri; hücrede demir işlevini azaltmak için Fitozom NP'leri, GB hücrelerinde iki zıt tedaviyi test etmek amacıyla sentezlendi.
Timokinon (TQ)'un şelatlama özelliği baz alınarak, önce yeşil metodla TQ-FeNP'lerin sentezlendi. Daha sonra, etken madde olarak görev yapması için hazırlanan lipozomlara TQ-FeNP'leri yüklendi ve MagNP'leri oluşturuldu. İlaveten, TQ-bazlı FitNP'leri hazırlandı. İki NP'ün karakterizasyonları yapıldı. U87-MG GB hücrelerinde, NP'lerin, sitotoksisite, apoptoz, serbest radikal ve lipit peroksidasyonu oluşturma etkilerine, ayrıca hücrelerde demir şelatlama aktivitelerine bakıldı.
NP'lerin, TQ, Fe ve fosfolipit içeriklerinin fonksiyonel bant ve bağlanma özellikleri (FT-IR); elementel yapıları ve saflıkları (EDX); yuvarlak görünümlü morfolojik yapıları (STEM) ve <100nm boyutlu, homojen dağılımlı (DLS/pdi) ve kararlı yapıları (zeta potansiyel) görüldü ve NP oldukları doğrulandı. NP'lerin, %EE, >%75; stabiliteleri, orta; salım özellikleri, önce burst, sonra kontrollu olarak değerlendirildi.
NP'lerin GB hücrelerinde, IC50 dozu 0,05mg/ml olarak belirlendi. U87-MG hücrelerinde, FitNP'lerinin, doza bağlı apoptozu arttırıcı etkileri ve ROS ve lipit peroksidasyon düzeylerini azaltıcı etkileri, TQ'un antioksidan özelliğinin baskınlığına atfedildi, ayrıca düşük şelatlama aktiviteleri nedeniyle, demir etkinliğini azaltıcı etkisinin az olacağı sonucuna varıldı. 
MagNP'lerinin, apoptotik etkisinin görülmemesi; ROS ve lipit peroksidasyon seviyelerinde anlamlı düzeyde yüksek etkili olması; şelatör aktivitelerinin anlamlı derecede yüksek olması, GB hücrelerindeki sitotoksik etkilerinin ferroptoz yoluyla olabileceğinin öngörülmesi nedeniyle, MagNP-ferroptoz ilişkisinin ileri çalışmalarla aydınlatılması gerektiği düşünüldü. 
Sonuç olarak, literatürde görülmemesi nedeniyle MagNP'leri bir ilk olma özelliğindedir. Ayrıca, GB hücrelerinde gösterdiği sitotoksisitenin, yüksek düzeylerde demir aktivitesini arttırıcı şelatör özellikleri nedeniyle olabileceği düşünüldü. MagNP'lerinin demir-şelatör tedaviler açısından umut vaad edici olduğu, aynı zamanda hem bu tür şelatör tedavileri hem de demir-bazlı tanı ve tedaviyi birleştiren uygulamalar (teranostik) açısından gelecekte daha fazla araştırmalara ihtiyaç olduğu sonucuna varıldı.
Anahtar Kelimeler: Magnetolipozom, TQ, Şelatör, Fitozom, Demir, Glioblastoma

Abstract:
Treatments for Glioblastoma (GB), a fatal brain tumor characterized by treatment resistance and relapses are inadequate. Therefore, in this study, in order to contribute to the treatment strategies targeting iron-based cell death, Magnetoliposome (Mag) nanoparticles (NP) to increase iron function in the cell and Phytosome NPs to reduce iron function in the cell were synthesized to test two opposing treatments in GB cells.
Based on the chelating property of thymoquinone (TQ), TQ-FeNPs were first synthesized using the green method. Then, TQ-FeNPs were loaded into the prepared liposomes for acting as an active ingredient and MagNPs were created. Additionally, TQ-based FitNPs were prepared. The characterizations of the two NPs were performed. In U87-MG GB cells, the effects of NPs on on cytotoxicity, apoptosis, free radical and lipid peroxidation, as well as their iron chelating activities in the cells were examined.
The functional band and binding properties (FT-IR) of TQ, Fe and phospholipid contents of NPs; their elemental structures and purities (EDX); their round-looking morphological structure (STEM); and <100nm sized of their, their homogeneously distributed (DLS/pdi) and the stable structures of their (zeta potential) were seen and they were confirmed to be NP. %EEs of NPs are 75%, their release characteristics are as first burst and then controlled release and their stabilities are medium were evaluated
In GB cells, the IC50 dose of NPs was determined as 0.05mg/ml. In U87-MG cells, the dose-dependent effects of FitNPs on enhancing apoptosis, and their reducing effects on ROS and lipid peroxidation levels were attributed to the dominance of the antioxidant properties of TQ; additionally their reducing effects on iron activity would be low due to their less chelating activities were concluded. Since the fact that not being seen of effects of MagNPs on apoptosis, significantly high effects of their on ROS and lipid peroxidation levels, and significantly high of their chelator activities were thought that the MagNP-ferroptosis relationship should be elucidated in further studies because of predicted that the cytotoxic effects of their on GB cells may be through ferroptosis.
As a result, it is a first because of not seen in the literature of NPs like TQFe-Mag. Additionaly it was throught that their cytotoxicicities seen in GB cells may be due to their chelator properties that increase iron activity at high levels. It was concluded that MagNPs are promising in terms of iron-chelator therapies, at the same time that further researcies are needed in the future in terms of both in such chelator treatments and that applications combined of iron-based diagnosis and treatment (theranostics)
Keywords: Magnetoliposome, TQ, Chelator, Phytosome, Iron, Glioblastoma.