Kanser tedavisine yönelik fonksiyonel polimerik nanopartiküller
Functional polymeric nanoparticles for cancer treatment
Yazar: YAĞMUR BOZKURT
Danışman: DOÇ. DR. SERAP DERMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Glioma yüksek ölüm oranına sahip kötü huylu beyin tümörlerinden  biridir.  Beyni dolaşım sisteminden ayıran kan beyin bariyeri  gliomada  kemoterapinin etkinliğini kısıtlamaktadır.  Büyük  moleküllü  ilaçlar  kan  beyin  bariyerini  geçemezken,  küçük moleküllü  ilaçların  sadece  %2'si geçebilmektedir.  Terapötiklerin  yetersiz biyodağılımı  glioma  tedavisindeki  en  büyük  sorunlardan  biridir.  Bu  nedenle  ilaç dağılımını arttırmak için çeşitli ilaç taşıma sistemleri geliştirilmekte hatta bu ilaçlar istenilen  bölgeye  hedeflenmek  üzere  fonksiyonelleştirilebilmektedirler. Yüzeylerine çeşitli ligantlar bağlanarak hedeflenen taşıma sistemleri özel  olarak kan beyin  bariyerinde  ve  glioma  hücrelerinde  bulunan  reseptörlere  bağlanabilirler. Böylelikle, ilacın kan beyin bariyerini aşması ve hastalıklı hücrelerde yoğunlaşması sağlanır.
Bu çalışmanın amacı  Angiopep-2  peptidi ile fonksiyonelleştirilerek, glioma kanser hücrelerinin  yüzeyinde  sağlıklı  hücrelere  kıyasla  daha  fazla  bulunan  LRP-1 reseptörlerine  hedeflenmiş,  Kafeik  Asit  Fenetil  Ester  (CAPE)  yüklü  PLGA nanopartiküllerinin  sentezi,  karakterizasyonu  ve  C6  Glioma  hücreleri  üzerindeki sitotoksik etkisinin incelenmesidir.  
Kafeik  Asit  Fenetil  Ester  (CAPE)  molekülü  yüklü  PLGA  nanopartiküller  tekli emülsiyon  çözücü  uçurma  yöntemiyle  sentezlenmiştir.  Daha  sonra,  üretilen nanopartiküllerin  hedeflendirilmesi  amacı  ile,  Angiopep-2  peptidi  mikrodalga destekli  katı  faz  peptid  sentezi  yöntemiyle  sentezlenmiş  ve  CAPE  yüklü  PLGA nanopartiküllerin yüzeyine bağlanmıştır. Boyut ve yüzey yükü analizleri sonucunda nanopartiküllerin  176.4  nm  boyutlarında,  -10.8  mV  zeta  potansiyele  sahip  ve monodispers  (PDI<0.3)  olarak  sentezlendiği  görülmüştür.  FT-IR  spektroskopi, boyut ve yüzey yükü analizleriyle angiopep-2  peptidinin nanopartiküllerin yüzeyine 
konjugasyonunun  başarıyla  gerçekleştiği  gösterilmiştir.  Sentezlenen nanopartiküllerin biyolojik aktivite çalışmaları L929 fibroblast ve C6 glioma hatları üzerinde MTT yöntemiyle  incelenmiştir.  Sitotoksik  aktivite  çalışmaları  sonucunda serbest  CAPE,  CAPE  yüklü  nanopartiküller  ve  peptid  ile  hedeflendirilmiş nanopartiküllerin IC50 değerleri sırasıyla 50, 45 ve 21 µM olarak bulunmuştur. L929 fibroblast hücre hattıyla yapılan çalışmalar sonucunda literatürle de uyumlu olarak serbest  CAPE  ve  nanopartiküllerin  biyouyumlu  oldukları  görülmüştür.  Bu  tez çalışması  sonucunda  elde  edilen  Angiopep-2  ile  hedeflendirilmiş  CAPE  yüklü nanopartiküller,  serbest  CAPE  molekülü  ve  CAPE  yüklü  PLGA  nanopartiküllerine kıyasla C6 Glioma hücreleri üzerinde daha yüksek sitotoksik etki göstermiştir.

Abstract:
Glioma  is  one  of  the  malignant  brain  tumors  with  a  high  mortality  rate. Chemotherapy is one of the most important methods in glioma treatment, but the blood-brain  barrier  limits  the  effectiveness  of  chemotherapy.  Drugs  with  big molecular weight cannot cross the blood brain barrier, only 2 percent of drugs with small molecular weight can pass. Inadequate biodistribution of therapeutics is the biggest problem in glioma treatment. Therefore, various drug delivery systems are being studied to  increase  the  drug pharmacokinetics/dynamics. Also, using these systems, drugs can be functionalized to target to the desired diseased region in the body. Targeted drug delivery systems can specifically bind to the cell receptors on the blood-brain barrier and glioma cells. Thus, drugs can pass through the BBB and accumulate in the diseased cells and tissues. In this study polymeric drug delivery system  was  synthesized  for  targeting  glioma  cell  line.  For  this  purpose  FDA approved  PLGA  polymer  was  used  to  synthesize  spherical  nanoparticles  and targeted with  angiopep-2  peptide. Angiopep-2  is a synthetic peptide and also a ligand 
for LRP-1 receptors in the BBB and glioma cells. LRP-1 receptors are overexpressed on the surface of the BBB and glioma cells compared to healthy brain and BBB cells. For this study, polymeric drug delivery systems were designed to target glioma cells and increase the bioavailability of the drug. Angiopep-2 peptide was synthesized by microwave assisted solid phase peptide synthesis  method. After cleavage of peptide, angiopep-2  peptide  was  analyzed  with  LC-MS.  Caffeic  acid  phenethyl  ester  is  an anticancer  molecule  and  active  compound  of  the  propolis.  In  this  study  CAPE molecule  was  encapsulated  in  PLGA  nanoparticles  by  single  emulsion  solvent 
evaporation  method.  Then,  Angiopep-2  peptide  was  conjugated  to  the  surface  of CAPE loaded PLGA nanoparticles via EDC crosslinking agent. Characterization of the targeted nanoparticles were done with dynamic light scattering, FT-IR  spectroscopy and  SEM  analysis.  FTIR  analysis  showed  that  CAPE  molecule  was  successfully encapsulated within the nanoparticles. Successful conjugation of angiopep-2  peptide and nanoparticles was verified with FT-IR, size and zeta potential results. Photon correlation spectroscopy analysis showed that size and zeta potential of the targeted PLGA nanoparticles were 176.4 nm and -10.8 mV, respectively. Biocompatibility and 
cytotoxic  activity  of  free  CAPE,  CAPE  loaded  NPs  and  targeted  NPs  were comparatively  investigated  on  L929  fibroblast  and  C6  glioma  cell  lines  by  MTT method. As a result of L929 fibroblast cell viability, both free drug and nanoparticles were  biocompatible.  IC50  values  of  the  free  CAPE  molecule,  CAPE  loaded nanoparticles  and  angiopep-2  conjugated nanoparticles  were  50,  45  and  21  µM, respectively. As a result of this master thesis, targeted nanoparticles showed greater anticancer activity than free CAPE molecule and CAPE loaded nanoparticles.