Β-siklodekstrin ve poli laktik-ko-glikolik asit kopolimerinden polimerik nanoyapıların sentezi, karakterizasyonu ve taşıma sistemi olarak kullanımının araştırılması
An investigation on the synthesis, characterization and delivery system based on β-cyclodextrin -poly (lactic-co-glycolic acid) polymeric nanostructures
Yazar: BURCU TOPUKSAL
Danışman: DOÇ. DR. AHMET AYKAÇ
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Nanoteknolojik gelişmelerle birçok alanda özellikle de tıp ve eczacılıkta biyoparçalanabilir polimerlerden elde edilen polimerik nano yapıların ve nanotaşıyıcı sistemlerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Biyoparçalanabilir polimerler, doğal mikrobiyolojik ve kimyasal prosesler sonucunda kendiliğinden parçalanan polimerik malzemelerdir. Tıpta kullanılan bu türdeki polimerler, canlı bir organizmanın vücut sıvılarıyla temasa girdiğinde, molekül ağırlığını değiştirmeden çözebilir veya biyoparçalanmaya uğrayabilir. Polimerik taşıyıcı sistemler, doğal ya da sentetik polimerler kullanılarak ilaç hammaddesi ve/ya çeşitli moleküllerin taşınmasında kullanılan sistemlerdir. Polimerik taşıyıcı sistemler büyüklüklerine göre nano ya da mikro boyutlarda olabilmektedirler. Bu sistemler etken maddelerin absorpsiyonu, dağılımı, emilimi ve kararlılık problemlerine bir çözüm olarak ve biyoyararlanımının arttırılması amacıyla başta kanser olmak üzere, kolay kontrol edilemeyen intraselüler enfeksiyonlar (örneğin AIDS hastalığı), merkezi sinir sistemi hastalıkları, immün sistem hastalıkları ve arter hastalıkları gibi pek çok hastalığın tedavisinde kullanılmaktadır. Son dönemlerde bu alanda yürütülen araştırmaların birçoğu hedefe molekül taşıyan biyobozunur, biyouyumlu, tamamıyla çevre dostu yöntemler kullanılarak polimerik nanoyapıların eldesi ve taşıyıcı sistem olarak kullanımı üzerine yoğunlaşmıştır. Sentetik polimerlerle yürütülen çalışmalardan elde edilen taşıyıcı sistemler vücutta yan etkilere sebep olabilmektedir. Bu sentezlenen polimerik taşıyıcılarda proteinlerin kullanımında antijenik reaksiyonların oluşması gibi olumsuz sonuçlar meydana gelirken, biyobozunur olmayan sentetik polimerlerin kullanımında ise bu polimerlerin toksisiteleri büyük risk oluşturmaktadır. Yukarıda bahsedilen bu eksikliklerin çözülmesi kapsamında alternatif yollar aranmakta ve bunun üzerine birçok çalışma yürütülmektedir. Çalışmalar biyouyumlu, biyobozunur, toksik yan etkileri olmayan, pratik yöntemlerle elde edilebilen, vb. taşıyıcı nano sistemlerin eldesi üzerine yoğunlaşmıştır.
Bu tezin amacı yeni nesil, biyoparçalanabilir, biyouyumlu doğal bir polimer olan βeta siklodekstrin (β-CD) ile Poli-laktik-ko-glikolik asit (PLGA) dan bir kopolimer eldesi ve bu kopolimerden taşıyıcı nanoyapıların sentezi, karakterizasyonu ve taşıyıcı sistem olarak kullanılmasının araştırılması hedeflendi. Tez için seçtiğimiz siklodekstrinler tamamıyla biyoparçalanabilir doğal polimerler olup, molekül taşıma sistemlerinde çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Siklodekstrinlerin birçok özelliğine ilaveten, özellikle sudaki çözünürlüğü düşük olan molekülleri enkapsüle etme kapasitelerinin çok yüksek olması bu molekülleri oldukça özel kılmaktadır. Ayrıca PLGA polimeri de tamamıyla biyobozunur ve biyoparçalanır bir polimer olmasının yanı sıra, modifikasyonu mümkün olan ticari olarak temin edilebilen, çok pahalı olmayan bir polimerdir. Yeni nesil bir kopolimer olan β-CD-PLGA'ın sentezi, PLGA' nın alkin formu ile β-CD molekülünün azido türevi arasında azide-alkin click reaksiyonu ile gerçekleştirildi. Sonrasında ise elde edilen kopolimerlerden polimerik nanoyapılar (P-NS) nanoemülsiyon ve nanoçöktürme yöntemleriyle elde edildi. Elde edilen P-NS'ler başta taramalı elektron mikroskopu (SEM) olmak üzere, Uv -Vis Spektrofotometresi, FT-IR spektroskopisi, dinamik ışık saçınımı (DLS), zeta potansiyeli (Zeta-Sizer) yöntemleri ile karakterize edildi. Çalışmamızda β-CD-PLGA kopolimerlerinin ve polimerik nanoyapıların eldesi, optimizasyonu ve karakterizasyonunun yanı sıra bazı hedef moleküllerin (1-adamantane amine, askorbik asit, indosiyanin yeşili, vitamin-D, vb.) polimerik nanoyapılara yüklenmesine yönelik çalışmaların yürütülmesi de hedeflendi.

Abstract:
The use of polymeric nanostructures and nanocarrier systems obtained from biodegradable polymers became widespread in many fields, especially medicine, and pharmacy, with nanotechnological developments. Biodegradable polymers were polymeric materials that self-degraded as a result of natural microbiological and chemical processes. Such polymers used in medicine could dissolve or biodegrade without changing their molecular weight when they came into contact with the body fluids of a living organism. Polymeric carrier systems were systems used to transport pharmaceutical raw materials and/or various molecules using natural or synthetic polymers. Polymeric carrier systems could be prepared in nano or micro sizes depending on their size. These systems were used in the treatment of many diseases such as cancer, intracellular infections that could not be easily controlled (for example, AIDS disease), central nervous system diseases, and arterial diseases, as a solution to the absorption, distribution, absorption, and stability problems of active substances and in order to increase their bioavailability. Recently, most of the research carried out in this field focused on obtaining polymeric nanostructures by using biodegradable, biocompatible, completely environmentally friendly methods that carried molecules to the target and their use as a carrier system. Carrier systems obtained from synthetic polymers could cause side effects in the body. While there were negative consequences such as the formation of antigenic reactions in the use of proteins in these synthesized polymeric carriers, the toxicities of these polymers posed a great risk in the use of non-biodegradable synthetic polymers. Within the scope of solving these deficiencies mentioned above, alternative ways were sought and many studies were carried out on this subject. Studies were focused on the production of nanocarrier systems by using biocompatible, biodegradable, polymers obtainable by practical methods.
The synthesis of β-CD-PLGA, a new generation copolymer, was carried out by the azide-alkyne click reaction between the alkyne form of PLGA and the azido derivative of the β-CD molecule. Subsequently, polymeric nanostructures (P-NS) from the obtained copolymers were obtained by nanoemulsion and nanoprecipitation methods. Obtained P-NSs were characterized by scanning electron microscope (SEM), UV-Vis Spectrophotometer, FT-IR spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and zeta potential (Zeta-Sizer) methods. In this study, besides the acquisition, optimization, and characterization of β-CD-PLGA copolymers and polymeric nanostructures, it was also aimed to carry out studies on loading some target molecules (1-adamantane amine, ascorbic acid, indocyanine green, vitamin-D, etc.) into polymeric nanostructures.