Sinapik asit yüklü polimerik nanopartiküllerin fibroblast ve glioma hücre soyları üzerinde sitotoksisite ve genotoksisitesinin incelenmesi
Investigation of cytotoxicity and genotoxicity of sinapic acid loaded polymeric nanoparticles on fibroblast and glioma cell lines
Yazar: FATMA ŞAYAN POYRAZ
Danışman: DOÇ. DR. BANU MANSUROĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Sunulan tez çalışmasında;farmakolojik özellikleri bilinen Sinapik Asit molekülünün ilaç etken maddesi olarak Poli (laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) içine enkapsüle edilmesi ile polimerik nanopartiküler sistemlerin oluşturulması ve karakterize edilmesi sonucu optimize edilen partiküler sistemin sitotoksik ve antigenotoksik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. 
Bir organ veya dokudaki hücrelerin kontrolsüzce bölünüp çoğalması durumunda oluşan kanser, bulunduğu dokuya veya organa göre oldukça farklı karakteristik özellikler göstermektedir. En sık görülen merkezi santral sinir sistemi tümörlerinden biri olan glioblastomalar agresif, invazif ve tedavisi zor kanser türleri olarak tanımlanmaktadırlar. 
Yüksek toksisiteye sahip olmaları ve nonspesifik olarak hem normal hem kanserli hücrelerde birikmeleri, düşük çözünürlük ve sınırlandırılmış stabiliteden dolayı biyouyumluluk sağlayamamaları, kısa yarı ömürleri ile vücuttan hızla uzaklaştırılmaları gibi sınırlayıcı pek çok faktörden dolayı güncel antikanser ajanlar kanser tedavisinde önemini yitirmektedir. Bu nedenle biyolojik uygulamalarda yaygın olarak ilaç taşıyıcı sistemler kullanılmaya başlanmıştır. Yapılan literatür taramasında nanopartiküler sistemlerin aynı etken maddenin serbest formuna kıyasla daha etkili olduğu gözlenmiş ancak sinapik asit molekülünün partiküler sistemlere yüklendiği bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu kapsamda sinapik asit molekülü PLGA polimeri içerisine enkapsüle edilerek karakterizasyonu ve optimizasyonu sağlanmıştır. Sentezlenen nopartiküllerin karakteristik özellikleri UV görünür bölge spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. 
Optimize partiküllere ait ortalama değerlere bakıldığında reaksiyon verimleri %52,61, enkapsülasyon etkinliği %54,58, ilaç yükleme kapasitesi %46,28, boyut 155,7 nm, çoklu dağılım indeksi 0,0080, zeta potansiyel değeri -22,5 mV olarak bulunmuştur. 
Optimize edilen nanopartiküler sistemlerin sitotoksisitesi serbest molekül ile karşılaştırmalı olarak In vitro koşullarda L929 Fibroblast ve C6 Glioma hücre soyu üzerinde 24. ve 48. saat muamelesi sonucu incelenmiş, fibroblast hücre hattında 24 saat deneyleri için IC50 değerleri sırasıyla ; 811,0 μg/ml serbest sinapik asit ve 960,0 μg/ml sinapik asit NP, 48. saat için 567,4 μg/ml serbest sinapik asit ve 815,7 μg/ml sinapik asit NP şeklinde belirlenmiştir. Glioma hücre hattında ise 24 ve 48 saat deneyleri için IC50 değerleri sırasıyla ; 348,2 μg/ml serbest sinapik asit ve 256,3 μg/ml sinapik asit NP, 48. saat için 314,7 μg/ml serbest sinapik asit ve 130,3 μg/ml sinapik asit NP olarak belirlenmiştir. Ayrıca C6 Glioma hücre soyunda serbest sinapik asit ve sinapik asit yüklü nanopartikülün antigenotoksik etkisine bakılmış; en uzun kuyruk yapısı H2O2 ile DNA hasarı oluşturulan pozitif kontrol grubunda görülürken, DNA hasar oranları; kuyruk uzunluğu, kuyruk yoğunluğu ve kuyruk momentine bakıldığında pozitif kontrol grubunu sırası ile negatif kontrol, serbest sinapik asit ve sinapik asit yüklü nanopartikül grubu takip etmiştir. Hücrelerin genel olarak 0. ve 1. Dereceden kuyruk yapısı oluşturduğu, nanopartiküler sistemin DNA hasarını azaltmada serbest sinapik aside kıyasla daha etken rol oynadığı belirlenmiştir.
Elde edilen bulgular doğrultusunda optimize formülasyonun doku veya hedef organı olumsuz etkileyen kemoterapotik ajanlara alternatif olarak beyin kanseri tedavisinde kullanılacak yeni nesil ilaç ve tedavi ajanlarının geliştirilmesine katkı sağlayacağı, meydana gelebilecek DNA hasarı sonucunda oluşacak çeşitli hastalıkları önleyebileceği düşünülmektedir. Ayrıca güçlü antikanser ve antigenotoksik etkisi olan hidrofobik moleküllerin ilaç sistemine dönüşmesinde faydalı bir model olabileceği düşünülmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Sinapik asit, polimerik nanopartikül, sitotoksisite, genotoksisite.

Abstract:
The aim of this study was to investigate the anticancer and antigenotoxic properties of the particle system which is optimized by the formation and characterization of polymeric nanoparticular systems by the encapsulation of the known pharmocological properties of Sinapic Acid molecule into the PLGA.
In the event of cells uncontrolled division and proliferation of cells in an organ or tissue, cancer occurs. It has a very different character according to the tissue or organ. Glioblastomas, one of the most common central nervous system tumors, are defined as aggressive, invasive and difficult to treat cancer types. Current anticancer agents lose their importance in cancer treatment because of their high toxicity and nonspecific accumulation in both normal and cancerous cells, low solubility and limited stability, their inability to provide biocompatibility, short half-lives and rapid removal from the body. Therefore, drug delivery systems have been widely used in biological applications. In the literature search, it was observed that the nanoparticular systems were more effective than the free form of the same active substance, but no study was found in which the sinapic acid molecule was charged to the particulate systems. In this context, sinapic acid was encapsulated into PLGA polymer and its characterization and optimization was provided. The characteristic features of synthesized noparticles were determined by UV visible spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Scanning electron microscopy (SEM). 
When the average values of the optimized particles were evaluated, the reaction yields 52.61%, the encapsulation efficiency 54.58%, the drug loading capacity 46.28%, the size 155.7 nm, the multiple distribution index 0.0080 and the zeta potential value -22.5 mV were found.
The cytotoxicity of the optimized nanoparticular systems as compared to free molecules were investigated under in vitro conditions over the L929 Fibroblast and C6 Glioma cell lines within were 24 hours and 48 hours timelines. On the fibroblast cell line, IC 50 values were respectively as following: Concentration of 811,0 μg / ml free sinapic acid and 960,0 μg / ml sinapic acid NP was determined for 24hours experiments and 567,4 μg / ml free sinapic acid and 815,7 μg / ml sinapic acid NP for 48 hours experiments. On the glioma cell line, the IC 50 values for 24- 48 hours experiments were respectively 348,2 μg / ml free sinapic acid and 256,3 μg / ml sinapic acid NP, followed by 484,7 μg / ml free sinapic acid and 130,3 μg / ml sinapic acid NP level at 48 hours.
In addition, the antigenotoxic effect of free sinapic acid and the nanoparticle loaded with sinapic acid in the C6 Glioma cell line were investigated; the longest tail structure was observed on DNA damage caused by H2O2 in the positive control group and when the tail length, tail density and tail moment were examined, the positive control group was respectively followed by negative control, free sinapic acid and sinapic acid loaded nanoparticle group in  DNA damage rates. It was determined that cells generally form 0th and 1st level tail structures and the nanoparticular system plays a more active role in reducing DNA damage than free sinapic acid.
According to the findings, it is thought that the optimized formulation will contribute to the development of new generation drugs and treatment agents that will be used in the treatment of brain cancer as an alternative to chemotherapeutic agents affecting the tissue or target organ negatively and may prevent various diseases resulting from DNA damage. In addition, it is thought that hydrophobic molecules with strong anticancer and antigenotoxic effect may be a useful model for transformation into the drug system.

Keywords: Sinapic acid, polymeric nanoparticles, cytotoxicity, genotoxicity.