Fotodinamik terapiye yönelik yeni konjuge bodıpy bileşikler: Sentezi, karakterizasyonu ve fotofizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Novel conjugated bodipy compounds for photodynamic therapy: Synthesis, characterization and investigation of photophysicochemical properties
Yazar: CEREN CAN KARANLIK
Danışman: PROF. DR. ALİ ERDOĞMUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzde en sık görülen ölüm nedenlerinden biri kanserdir. Kanser, kontrolsüz hücre büyümesi ve anormal hücre yapılarının kontrolsüz olarak organizmaya yayılması suretiyle kendini gösteren bir hastalıktır. Tüm hastalıkların tedavisinde olduğu gibi, kanser tedavisinde de esas rolü vücudun bağışıklık sistemi üstlenmektedir. Ancak, kanser tedavisinde kullanılan geleneksel yöntemlerin birçoğu tümör ile birlikte hastanın bağışıklık sistemine de oldukça zarar vermekte ve tedavi sürecini olumsuz etkilemektedir. Geleneksel tedavi yöntemlerinin, tümörlü doku ile birlikte sağlıklı dokuları da tahrip etmesi nedeniyle, daha yenilikçi ve ılımlı tedavi yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaca cevap olarak cerrahi, radyoterapi, kemoterapi, alternatif tıp ve immünoterapi gibi tedavilerin yanı sıra fotodinamik terapi (FDT) uygulamaları da dikkat çekmektedir.
Modern bir teröpatik kanser tedavisi olan FDT, toksik olmayan üç bileşenin kombinasyonunu kullanır: Fotoduyarlaştırıcı (PS), ışık ve oksidatif hücre hasarına yol açan reaktif oksijen türlerini (ROS) oluşturmak üzere moleküler oksijen (O2). Fotoduyarlaştırıcının hastaya enejkte edilmesi ve bu duyarlaştırıcının kanserli dokuda birikmesinin ardından, uygun dalga boyundaki ışık ile uyarılmasıyla tümörün yok edilmesi, FDT'nin temel prensibini oluşturmaktadır.
4,4-difloro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indasen (BODIPY) floroforları, kanser ve ilgili hastalıklarda hücre ölümünden sorumlu olan singlet oksijeni (1O2) üretme yeteneklerinden dolayı FDT uygulamaları için umut verici fotoduyarlaştırıcı adaylarıdır. Moleküler yapıya uygun segmentlerin dahil edilmesi, BODIPY'lerin fototerapötik pencerede (700-900 nm) absorpsiyon yapmasını sağlar. Singlet oksijen oluşumu temel olarak fotoduyarlaştırıcıya bağlı olduğundan, uygun fotoduyarlaştırıcının tasarlanması hayati önem taşır.
Bu bağlamda, doktora tezi kapsamında meso-pozisyonunda farklı segmentlerin yer verildiği, 2-,6- konumlarında ağır atom barındıran ve 3-,5- konumlarında distiril yapısı ile yeni BODIPY türevlerinin tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sentezi gerçekleştirilen BODIPY türevi bileşiklerin yapısal karakterizasyonları çeşitli spektroskopik yöntemler (1H-NMR, 13C-NMR, APT, FT-IR (ATR), UV-Vis ve Kütle) ile sağlanmıştır. Ayrıca, BODIPY bileşiklerinin FDT uygulamalarındaki potansiyellerinin değerlendirilmesi amacıyla fotofiziksel ve fotokimyasal ölçümleri gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
One of the most common causes of death today is cancer. It is a disease that manifests itself by uncontrolled cell growth and uncontrolled spread of abnormal cell structures to the organism. As in the treatment of all diseases, the immune system of the body assumes the main role in the treatment of cancer. However, many of the traditional methods used in the treatment of cancer damage the immune system of the patient along with the tumor and adversely affect the treatment process. Since traditional treatment methods destroy healthy tissues as well as damaged tissue, more innovative and moderate treatment methods are needed. In response to this need, photodynamic therapy (PDT) applications draw attention as well as treatments such as surgery, radiotherapy, chemotherapy, alternative medicine and immunotherapy. 
Photodynamic therapy, a modern therapeutic cancer treatment, uses a combination of three non-toxic ingredients: Photosensitizer (PS), light, and molecular oxygen (O2) which forms reactive oxygen species (ROS) that cause oxidative cell damage. The basic principle of PDT is the administration of a photosensitive drug to the patient and the destruction of the tumor by stimulating it with light of a certain wavelength after this drug accumulates in the tumor tissue.
4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene (BODIPY) fluorophores are promising photosensitizer candidates for PDT applications due to their ability to produce singlet oxygen (1O2), which is responsible for cell death in cancer and related diseases. Incorporating suitable segments into the molecular structure allows BODIPYs to be absorbed within the phototherapeutic window (700-900 nm). Since the formation of singlet oxygen is mainly dependent on the photosensitizer, it is vital to design the appropriate photosensitizer.
In this context, the design, synthesis and characterization of new BODIPY derivatives with different segments in the meso- position, heavy atoms in the 2-,6- positions and distyryl structure in the 3-,5- positions were carried out within the scope of the doctoral thesis. Structural characterizations of all synthesized BODIPY derivatives were provided by various spectroscopic methods (1H-NMR, 13C-NMR, APT, UV-Vis, FT-IR (ATR) and MS). In addition, photophysical and photochemical measurements of BODIPY compounds were carried out to evaluate their potential in PDT applications.