Deri kanseri tedavisine yönelik pirol katkılı amiloid tabanlı nanofibröz doku iskelesinin kullanımının araştırılması
Investigation of the use of pyrrole doped amyloid based nanofibrous scaffold for skin cancer therapy
Yazar: AHMET ERSİN MEYDAN
Danışman: PROF. DR. FATİH BÜYÜKSERİN
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
2020 yılında dünya genelinde, 19.3 milyon yeni kanser vakası meydanı gelmiş ve 9.9 milyon kanser bağıntılı ölüm gerçekleşmiştir. Bu yeni vakaların 324,635'i ve ölümlerin 57,043'ü melanom kanseridir. Önceki yıllara kıyasla dünya çapında melanom görülme sıklığı gitgide artmış ve deri kanseri kökenli ölümlerin %75'ini oluşturmuştur. Günümüzde melanom kanseri tedavisinde hastalığın evresine bağlı olarak kullanılan yöntemler: cerrahi müdahale, immünoterapi, kemoterapi, hedefe yönelik tedavi ilaçları ve radyasyon tedavisidir.
İdeal bir kanser tedavisinde, kanser hücreleri yok edilirken sağlıklı dokunun bütünlüğünün korunması en temel amaçtır. Tedavi sürecinde ve sonrasında sağlıklı hücrelerin zarar görmeden kanser hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılması ve dokunun yenilenmesi tam olarak sağlanamamaktadır. Bu amaç doğrultusunda tez kapsamında; i) sığır serum albüminin (BSA) amiloid forma dönüştürülmesine (AL-BSA), ii) kütlece farklı oranlarda pirol katkılanmış AL-BSA'dan elektro-eğirme yöntemi kullanılarak doğal polimerik yapıda nanofibröz doku iskelelerinin üretilmesine (Pd-AL-BSA), iii) AL-BSA ve Pd-AL-BSA doku iskelelerinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonlarına, iv) in-vitro hücre kültürü çalışmalarında doku iskelelerinin, sağlıklı deri hücrelerinin ve melanom kanseri hücrelerinin canlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesine ve v) doku iskelelerinin antimikrobiyal özelliklerinin in-vitro mikrobiyoloji çalışmaları ile analiz edilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Üretilen AL-BSA, %5, %10, %20 ve %50 Pd-AL-BSA doku iskelelerinin taramalı elektron mikroskobu, temas açısı ölçümü, FTIR analizi, çekme testi ve in-vitro hidrolitik ve enzimatik degradasyon karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hücre ve bakteri canlılıkları, kolorimetrik bir metot olan 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) testi ile takip edilmiştir. AL-BSA, BJ normal insan deri hücresi ve A375 insan melanom hücresi üzerinde herhangi bir sitotoksik etki göstermemiştir. %50 Pd-AL-BSA doku iskelesi AL-BSA ile kıyaslandığında, BJ hücre canlılığını %37.38 ± 2.39 oranında arttırırken A375 hücre canlılığını %64.27 ± 1.30 oranında azaltmıştır. Böylelikle kanser hücrelerinin canlılığı inhibe edilirken sağlıklı hücrelerin canlılığı arttırılmıştır. AL-BSA'ya kıyasla %50 Pd-AL-BSA, E. coli canlılığı %54.45 ± 2.85 oranında inhibe ederken S. aureus'un canlılığında %51.28 ± 2.52 oranında inhibisyona sebep olmuştur. AL-BSA, TCPS'ye kıyasla E. coli ve S. aureus'a karşı yapışma önleyici özellik gösterirken, %50 Pd-AL-BSA antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Sonuç olarak, %50 Pd-AL-BSA doku iskelesinin kanser hücrelerini öldürürken sağlıklı hücrelerin çoğalmasını arttırdığı ve antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu gösterilmiştir.  Bu tez kapsamında üretilen pirol katkılı amiloid tabanlı doku iskelesinin ileriye yönelik yeni biyomalzemelerin tasarımlarına ışık tutacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Worldwide, 19.3 million new cancer cases and 9.9 million cancer-related deaths were reported in 2020. Among these, 324,635 of these new cases and 57,043 of the deaths were melanoma cancer. Compared to previous years, the worldwide incidence of melanoma has increased gradually, and accounted for 75% of skin cancer-related deaths. Today, the methods used in the treatment of melanoma cancer depending on the stage of the disease are surgery, immunotherapy, chemotherapy, targeted therapy drugs, and radiation therapy.
In an ideal cancer treatment, the primary goal is to preserve the integrity of the healthy tissue while the cancer cells are destroyed. During and after the treatment, it is not possible to eliminate cancer cells without damaging the healthy cells and regenerate the tissue. In accordance with this purpose, within the scope of the thesis, i) conversion of bovine serum albumin (BSA) to amyloid form (AL-BSA), ii) production of nanofibrous scaffolds in natural polymeric structure from AL-BSA doped with pyrrole in different mass ratios by using electrospinning method (Pd-AL- BSA), iii) physical and chemical characterization of AL-BSA and Pd-AL-BSA scaffolds, iv) in-vitro evaluation the effect of scaffolds on the healthy skin cells and melanoma cancer cells viability, and v) in-vitro antimicrobial property examination of scaffolds, studies have been carried out.
Scanning electron microscopy, contact angle measurement, FTIR analysis, tensile test, and in-vitro hydrolytic and enzymatic degradation characterizations of AL-BSA, %5, %10, %20, and %50 Pd-AL-BSA scaffolds were performed. Cell and bacteria viability were followed by the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, which is a colorimetric method. AL-BSA did not show any cytotoxic effect on BJ normal human skin cell and A375 human melanoma cell. Compared with AL-BSA, 50% Pd-AL-BSA scaffold increased BJ increased cell viability by 37.38 ± 2.39%, while A375 cell viability decreased by 64.27 ± 1.30%. Thus, whereas the viability of cancer cells is inhibited, the viability of healthy cells is increased.  Compared to AL-BSA, 50% Pd-AL-BSA inhibited E. coli viability by 54.45 ± 2.85%, while it caused 51.28 ± 2.52% inhibition in S. aureus viability. AL-BSA showed anti-adhesive properties against E. coli and S. aureus compared to TCPS, while 50% Pd-AL-BSA showed antimicrobial activity. Consequently, it has been shown that 50% Pd-AL-BSA scaffold kills cancer cells while increasing the proliferation of healthy cells and has antimicrobial properties. It is thought that the pyrrole doped amyloid based scaffold produced within the scope of this thesis will shed light on the designs of new biomaterials for the future.