Bor nötron yakalama terapisi için bor içeren polimerik taşıyıcı tasarımı ve hücre kültürlerinde kullanımları
Design of polymeric carrier contaning boron for neutron capture therapy and its use in tissue cultures
Yazar: GÜLTEN KAHRAMAN
Danışman: PROF. DR. OKTAY BEŞKARDEŞ ; PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
BOR NÖTRON YAKALAMA TERAPİSİ İÇİN BOR İÇEREN POLİMERİK TAŞIYICI TASARIMI VE HÜCRE KÜLTÜRLERİNDE KULLANIMLARI Gülten KAHRAMAN ÖZ Bu çalışmanın amacı, beyin tümörlerinin tedavi yöntemlerinden biri olarak araştırılmakta ve klinik uygulamaları olan "Bor Nötron Yakalama Tedavisi (BNCT)" 'de tümör hücrelerinin yok edilmesinde kullanılacak 10B taşıyan ve tümör hücrelerine hedeflenmeyi sağlayacak polimerik bazlı yeni bir alternatif taşıyıcı sentezlemek ve bunun hücre kültürlerinde etkinliklerini araştırmaktır. Bu amaçla 10B içeren vinilfenilborik asit (VFBA) ile maleik anhidrit (MAH) monomeri 65°C'de azot atmosferinde, dimetilformamid çözücü ortamında ve başlatıcı AIBN varlığında radikal kopolimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiştir. Biyouyumluluğu artırmak için sentezlenen poli(VFBA-to-MA) kopolimeri ile a-metoksi-co-hidroksi uçlu polietilenglikol (PEG) arasında esterleşme reaksiyonu gerçekleştirmiştir. Sentezlenen kopolimer ve PEG modifiye kopolimerlerin karakterizasyonu FTIR, 1H-NMR, DSC, DTG ve XRD analizleriyle yapılmıştır. Analizler sonucunda PEG bağlanan kopolimerin yüksek termal kararlığı ve daha kristalin bir yapıya sahip olduğu gözlenmiştir. Bu gözlenen özellikler kopolimerizasyon ve esterleşme reaksiyonlarındaki H-bağı etkisi ve makrodallanmış yapının kendi kendini düzenleyen (self-regulating) supramolekül yapısının oluşmasıyla açıklanmıştır. Sentezlenen poli[(VFBA-/co-MA)-g~PEG] makrokompleksinin hücre içine girişi sağlamak için (VFBA-/co-MA)-g-PEG makrokomplekse pozitif (+) yük kazandıracak Polietilenimin (PEI) bağlanmıştır. FTIR analiz sonucunda COO'.NH"1" kompleksinin oluştuğu gözlenmiştir. Floroseinle işaretlenen bu makrokompleksin HeLa hücreleriyle etkileştirilmesi sonucunda %7'lik verimle hücre içine aktarıldığı floresan mikroskopta çekilen fotoğraflarla gösterilmiştir. Hücre içerisine aktarılabilen bu poli(VFBA-/co-MA)- g-PEG/PEl makrokompleks yapıya, tümör hücrelerinde seçici birikimi sağlayacak folik asit bağlanmıştır. HeLa ve fibroblast hücrelerini içeren hücre kültürü ortamına folik asit bağlı makrokompleksin aktarım deneyi sonucunda tümör hücrelerinde seçici birikimin sağlandığı tespit edilmiştir. Ayrıca, farklı mol oranlarda folik asit bağlanan poli(VFBA-/co-MA)-g-PEG/PEI-FA makrokomplekslerinin HeLa hücre kültürü deneylerinde folik asit miktarının artmasının HeLa hücrelerine aktarım veriminiartırdığı gözlenmiştir. poli(VFBA-/co-MA)-g-PEG/PEI-FA makrokompleksi %27 verimle HeLa hücrelerine aktarılmıştır. Anahtar Kelimeler: Vinilfenilborik asit(VFBA), maleik anhidrit, radikal kopolimerleşme, polietilenglikol, polietilenimin, folik asit, HeLa, BNCT Danışman: Prof. Dr. Oktay BEŞKARDEŞ, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü Eş Danışman: Prof. Dr. Erhan BİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

Abstract:
DESIGN OF THE POLYMERIC CARRIER CONTAINING BORON FOR BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY AND ITS USE IN TISSUE CULTURES Gülten KAHRAMAN ABSTRACT The aim of this study is the synthesis of a new alternative boron containing polymer carrier to be used for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) (one of the treatment methods for brain tumours) and to investigate its use in cell cultures. First of all, B-containing copolymer were synthesized by complex-radical copolymerization of vinylphenylboronic acid and maleic anhydride with 2, 2- azobisisobutyronitrile as an initiator in DMF solvent at 65°C under nitrogen atmosphere. Macrobranched derivatives of these polymers were synthesized by the partial grafting with a-hydroxy, co-methoxy-poly(ethylene oxide). Characterization of Poly(VPBA-co-MA) and these macrobranched copolymers were performed by FTIR, 1H NMR spectroscopy, X-Ray diffraction, DSC and TGA analyses. As a result of these analyses, it was observed that these macrobranched copolymers had a higher crystallinity and thermal stability than the copolymer. These properties of macrobranched copolymers are explained by self-organized H-bonding effect in radical copolymerization and grafting reactions and by the formation of self- assembled supramolecular architecture. The selected macrobranched copolymer was incorporated by poly(ethylene imine) in order to uptake to cell and thus, this synthesized macrocomplex copolymer [(VFBA-co-MA)-g-PEG/PEI] was charged with positive charge. As a result of FTIR analysis, it was observed that COO".NH+ complex was formed. After the cell culture experiment, it was observed that this macrocomplex copolymer labelled with fluorescein uptook to HeLa cells with 7 % efficiency. And then, folic acid was incorporated in [(VFBA-co-MA)-g-PEG/PEI] macrocomplex in order to provide selective targeting properties with tumour cells. As a result of the experiment of cell culture containing mixture of HeLa and fibroblast cell, it was observed that [(VFBA-co-MA)-gr-PEG/PEI]-FA macrocomplex went towards to HeLa cells selectively by means of flouresence microscopy. Poly(VFBA- co-MA)-g-PEG/PEI-FA macrocomplexes containing folic acid at different mole ratios were synthesized. After cell culture experiment of these macrocomplexes, it was observed that uptake efficiency increased with increasing amount of folic acid and mestimated that poly(VFBA-co-MA)-g-PEG/PEI-FA macrocomplex uptook to HeLa cells with 27 % uptake efficiency. Keywords: Vinylphenylboronic acid, maleic anhydride, radical copolymerization polyethylene glycol, polyethylenimine, folic acid, HeLA, BNCT. Advisor: Prof. Dr. Oktay BEŞKARDEŞ, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering Co-advisor: Prof. Dr. Erhan BlŞKlN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering. IV