Meme kanseri tedavisinde kontrollü ilaç taşınım sistemi olarak lipit nanotüplerin kullanım potansiyelinin incelenmesi
Investigation of the potential use of lipid nanotubes as controlled drug delivery vehicles for the treatment of breast cancer
Yazar: AYŞE NAZLI KARAKUŞCU
Danışman: PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN ; DR. HANDE ÜNSAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Meme kanseri, ölümle sonuçlanma açısından önde gelen kanser türleri arasındadır. Radyasyon ve cerrahi yöntemlerle birlikte kemoterapi en çok tercih edilen tedavi biçimlerinden olsa da kemoterapötikler organlarda ciddi hasara sebep olabilmektedirler. Bu nedenle, anti-kanser ajanları ile çalışmak çeşitli riskler bulundurmaktadır. Kanser tedavisindeki ana problemleri çözebilmek ve terapötik etkinliklerini arttırabilmek için, nanoteknoloji temeline dayanan ilaç taşıyıcı sistemler (İTS) geleneksel yöntemlere kıyasla umut vaad edici birer alternatif haline gelmişlerdir. Lipit nanotüpler (LNT) amfifilik monomerlerden oluşan ve bu monomerleri sayesinde sulu çözeltilerde kendiliğinden kümeleşme yöntemi ile oluşturulabilen açık uçlu, içi boş silindirik yapılı nanotaşıyıcılardır. LNT'ler biyouyumlu yüzeyleri ve ayarlanabilir boyutlara sahip tübüler geometrileri gibi çeşitli avantajlara sahiptir. Tüm bu karakteristik özellikleri LNT'leri tercih edilir adaylar haline getirmektedir. Model anti-kanser ajanı olarak seçilen mitoksantron (MTX) genellikle meme kanseri, prostat kanseri ve lösemi tedavilerinde kullanılan ve iyi bilinen sentetik bir antrasenediyon antibiyotiktir. Bu çalışmanın amacı meme kanseri tedavisi için tümör bölgesini aktif olarak hedefleyebilen bir İTS geliştirmektir. Ayrıca geliştirilen İTS'nin çoklu ilaç direncinin üstesinden gelmek ve ilaçların sinerjik sitotoksik aktivitesinden yararlanmak için kombine terapide kullanılması da amaçlanmaktadır. Bu amaçları sağlayabilmek adına, özel tasarlanmış yapılarının sağladığı ve anti-kanser ajanlarının taşınımında en sık tercih edilen uyarıcılardan olan pH'a duyarlı karakteristiği nedeniyle Aqua LNT'lerin nanotaşıyıcı olarak kullanılmasına karar verilmiştir. İkinci kısımda, Aqua LNT'lerin çoklu kemoterapötik taşınımında kullanım potansiyelini araştırmak için sisteme doksorubisin (DOX) eklenmiştir. MTX ve DOX, Aqua LNT'lere elektrostatik etkileşim ve π-π yığışma etkileşimleri ile yüklenmiştir. İlaç enkapsülasyonu ve salımı deneylerinde analizler UV-Vis spektrofotometresi ile gerçekleştirilmiştir. Aqua LNT'lerin fonksiyonelleştirilmesinde basit ve düşük maliyetli bir strateji olarak zıt yüklü fonksiyonel gruplar arasında elektrostatik etkileşim kurulmasına dayanan tabaka-tabaka-kaplama (TTK) yöntemi tercih edilmiştir. TTK yöntemi yalnızca ilk ve ani salımı azaltmakla kalmayıp tabakalar çeşitli liganlar ile zenginleştirilirse moleküler hedefleme stratejilerine de katkı sunmaktadır. Bu çalışmalarda, aljinat (ALG) ilk kaplama tabakası olarak kullanılmıştır. Ayrıca, folik asit (FA) meme kanseri hücre zarındaki reseptörlerin varlığı dolayısıyla hedefleyici ligand olarak seçilmiş ve kitosan (CHI) ile kimyasal olarak konjuge edildikten sonra Aqua LNT'lere uygulanmıştır. ALG veya FACHI tabakalarıyla kaplanan Aqua LNT'lerin karakterizasyonunda Atomik Kuvvet Mikroskobu ve zeta potansiyel ölçümlerinden yararlanılmıştır. Sonuç olarak, Aqua LNT'lere % 90 verimle MTX yüklenmesi başarılmış ve TTK sonrasında salım süresinin 168 saate ulaşması sağlanmıştır.

Abstract:
Breast cancer is one of the leading cancer types which gives rise to death. Chemotherapy is still the most preferred way of the treatment with the radiation and surgery yet the chemotherapeutics can cause serious organ damage. Therefore, working with anticancer agents has various risks. For addressing main obstacles in the cancer therapies and to improve their therapeutic efficacy, drug delivery systems (DDS) based on nanotechnology have become a promising alternative over the conventional therapies. Lipid nanotubes (LNTs) are open-ended, hollow cylindrical nanocarriers that consists of amphiphilic monomeric units and owing to these monomers LNTs could be formed by self-assembly method in aqueous media. LNTs have different advantages such as biocompatible membrane surface and tubular geometry with tunable dimensions. All these characteristic features make the LNTs favourable candidates for drug delivery. The selected model anticancer agent mitoxantrone (MTX) is a well-known synthetic anthracenedione antibiotic which is commonly used for treatment of breast cancer, prostate cancers and leukaemia. The aim of this study is to develop a DDS for the treatment of breast cancer which is able to target the tumor side actively. It is also aimed to use the developed DDS in combination therapy in order to overcome the multi-drug resistance (MDR) and to take advantage of drugs synergistic cytotoxic activity. In order to achieve these aims, Aqua LNTs are decided to be used as nanocarriers because of their specially designed structure gives them a pH sensitive character which is the most preferred stimuli for the delivery of anticancer agents. In the second part, doxorubicin (DOX) is also added to system to investigate the potential use of Aqua LNTs as multiple chemotherapeutics carrier. MTX and DOX have been loaded to the Aqua LNTs via both electrostatic and π-π stacking interactions. In the drug encapsulation and release experiments, the analysis has been performed by using UV-vis spectrophotometry. Layer-by-Layer (LbL) technique which is develop via electrostatic interactions between the oppositely charged functional groups is preferred as a simpler and cost-effective strategy for the functionalization of Aqua LNTs. LbL technique not only reduce the initial burst release but also makes a contribution to molecular targeting strategies if the layers are composed of different ligands. In these studies, alginate (ALG) has been used as first coating layer. Also, folic acid (FA) has been selected as targeting ligand due to its presence on the breast cancer cell membrane and it has been introduced to Aqua LNTs after conjugation with chitosan (CHI) chemically. In order to characterize the Aqua LNTs which are coated by ALG or FACHI layers, Atomic Force Microscopy and zeta potential measurements were performed. As a conclusion, MTX loading was achieved to Aqua LNTs with 90% encapsulation efficiency and the release period was reached to 168 hours after LbL coating.