Bsa Dekstran Sulfat Komplekslerinin Olusumu Ve Karakterizasyonu the Formation and Character is at...

8/3/2019 Bsa Dekstran Sulfat Komplekslerinin Olusumu Ve Karakterizasyonu the Formation and Character is at Ion of Bsa De

1/146

YILDIZ TEKNK NVERSTESFEN BLMLER ENSTTS

BSA-DEKSTRAN SLFAT KOMPLEKSLERNN

OLUUMU ve KARAKTERZASYONU

Kimyager zden ZKAN

FBE Biyomhendislik Anabilim Dal Biyomhendislik Programnda

Hazrlanan

YKSEK LSANS TEZ

Tez Danman : Yrd. Do. Dr. Zeynep AKDESTE (YT)

STANBUL, 2007


2/146

ii

NDEKLERSayfa

SMGE LSTES ................................................................................................................... v

KISALTMA LSTES........................................................................................................... vi

EKL LSTES................................................................................................................... vii

ZELGE LSTES .............................................................................................................. xi

NSZ ............................................................................................................................... xii

ZET ................................................................................................................................. xiii

ABSTRACT ....................................................................................................................... xiv

1. GR ................................................................................................................... 1

2. NANOTEKNOLOJYE GR............................................................................. 2

2.1 NanoteknolojininTarihesi.................................................................................... 42.2 Nanoyaplar.......................................................................................................... 52.3 Nanoyaplarn Elde Edilme Yntemleri ................................................................ 62.3.1 Bottom-up Yntemi.............................................................................................. 62.3.2 Top-down Yntemi .............................................................................................. 7

3. NANOTEKNOLOJK LA SALINIMI.............................................................. 8

3.1 Nanoteknoloji ve la Salnm............................................................................ 103.2 Nanoyaplar Aracl ile la Salnm................................................................ 113.3 Biyolojik Nanoyaplar ........................................................................................ 163.3.1 Lipozomlar ......................................................................................................... 163.3.1.1 Lipozomlarn la Tayc Olarak Kullanlma Nedenleri .................................... 173.3.1.2 Lipozomlarn Biyolojik evre ile likisi ............................................................183.3.1.3 Lipozomlarn Tptaki Potansiyel Uygulamalar................................................... 193.3.1.4 Lipozomlarn Hedeflenmesi................................................................................203.4 Polimerik Nanoyaplar........................................................................................ 213.4.1 Biyolojik Olarak Bozunabilen Polimerlere Dayanan Salnm Sistemleri............. 253.4.2 Hidrojeller.......................................................................................................... 283.4.3 Hidrojellerin kontroll ila salnmnda kullanlmas.................... ....................... 31

3.4.3.1 Hidrojeller ve Kontroll Salnm Mekanizmalar ................................................ 313.4.3.2 Scakla Duyarl Hidrojeller.............................................................................. 313.4.3.3 pHa Duyarl Hidrojeller.....................................................................................323.4.3.4 Elektriksel Alana Duyarl Hidrojeller.................................................................. 343.4.3.5 Manyetik Alana Duyarl Hidrojeller ................................................................... 343.4.3.6 PEG Tabanl Hidrojeller ..................................................................................... 363.4.4 Pegylation ve Kontroll la Salnmndaki nemi.......................................... 383.4.4.1 PEG ile la Performansnn Arttrlmas............................................................. 403.4.4.2 leri PEGletirme Uygulamalar......................................................................... 423.4.5 Polimer-la Konjugatlar ................................................................................... 42


3/146

iii

3.4.5.1 Polimer-ila konjugatlarnn etki mekanizmas ................................................... 453.4.6 Dendrimerler ...................................................................................................... 463.5 Silikon Temelli Nanoyaplar............................................................................... 483.6 Karbon Temelli Nanoyaplar............................................................................... 503.6.1 Karbon Nanotpler ............................................................................................. 513.6.2 Fullerenler.......................................................................................................... 53

3.7 Metalik Nanoyaplar........................................................................................... 543.8 ok Fonksiyonlu Nanotayclar........................................................................ 543.8.1 Hedeflenmi Ligandlarn Koruyucu Polimerler ile Kombinasyonu...................... 593.8.2 Hcre i Salnm iin Nanotayclarn Fonksiyonu .......................................... 60

4. LA HEDEFLEMEDE KULLANILAN NANOSSTEMLER .......................... 62

4.1 Aktif Hedefleme Yaklamlar ............................................................................ 644.1.1 Hedefler ............................................................................................................. 644.1.2 Hedefleme Ligandlar ......................................................................................... 664.2 Pasif Hedefleme Yaklamlar............................................................................. 674.3 la Hedefleme Alannda Baz rnek Yntemler ................................................ 68

4.3.1 HIF-1i Hedef Alan Yeni Anti-Kanser Stratejileri......................................... ..... 684.3.2 EGFRyi Hedefleyen Magnetolipozomlar Kullanan Bir Yntem........................ 694.3.3 Hedef Tanmlama ve Validasyonu in Aletler ................................................... 70

5. POLELEKTROLT-PROTEN KOMPLEKSLER ........................................... 71

5.1 Sentetik Polielektrolit-Protein Kompleksleri ....................................................... 735.2 Doal Polielektrolit-Protein Kompleksleri .......................................................... 745.2.1 Polisakkarit Kompleksleri................................................................................... 74

6. MATERYALLER .............................................................................................. 76

6.1 Kullanlan Cihaz ve Malzemeler......................................................................... 766.2 Kullanlan HPLC Sisteminin Tehizat ve alma Parametreleri ........................ 766.3 Kullanlan Viscotek Marka GPC sisteminin Tehizat ve alma Parametreleri. 776.4 Kullanlan UV-Vis Spektrofotometresinin Tehizat ve alma Parametreleri .... 786.5 Kullanlan Flouresans Spektroflorometresinin Tehizat ve alma Parametreleri786.6 Kullanlan Zetasizer Nano ZS Cihaznn Tehizat ve alma Parametreleri ....... 796.7 Kullanlan Kimyasallar....................................................................................... 81

7. DENEYSEL ALIMA..................................................................................... 82

7.1 Kullanlan zeltiler........................................................................................... 827.2 BSA/DS Kompleksleri........................................................................................ 827.2.1 Komplekslerin Hazrlan .................................................................................. 827.2.2 Hesaplamalar...................................................................................................... 837.3 DS/BSA Kompleksleri........................................................................................ 847.3.1 Komplekslerin Hazrlan .................................................................................. 847.3.2 Hesaplamalar...................................................................................................... 85

8. DENEY SONULARI....................................................................................... 87

8.1 BSA/DS Kompleksleri iin Elde Edilen Sonular ............................................... 87


4/146

iv

8.2 DS/BSA Kompleksleri iin Elde Edilen Sonular ............................................. 107

9. SONULAR ve TARTIMA........................................................................... 128

KAYNAKLAR.................................................................................................................. 130

ZGEM....................................................................................................................... 132


5/146

v

SMGE LSTES

g gramL litreM Molarmg miligram

ml mililitren molnm nanometrel mikrolitreoC Santigrat derece mikrom mikrometre


6/146

vi

KISALTMA LSTES

BSA Bovin Serum AlbuminDNA Deoksiribonkleik AsitDS Dekstran SlfatEGFR Epidermal Growth Factor ReceptorEPR Enhanced Permeation and RetentionGPC Gel Permeation ChromatographyHIF-1 Hypoxia Inducible Factor-1HPLC High Performance Liquid ChromatographyHPMCP Hidroksipropil metilselloz ftalatHSV Herpes Simplex VirusLCST Lower Critical Solution TemperatureLDL Low Density LipoproteinMWNT Multi Wall NanotubeNaCl Sodyum klorr

NaH2PO4.2H2O Sodyum dihidrojen fosfat dihidratNa2HPO4.7H2O Disodyum hidrojen fosfat heptahidratNaOH Sodyum hidroksidNMR Nkleer Manyetik RezonansNNI National Nanotechnology InitiativePAA Poliakrilik AsitPAMAM PoliamidoaminPEG PolietilenglikolPEO PolietilenoksitPGA Poliglikolik AsitPLA Polilaktik AsitPLGA Poli(laktid-ko-glikolid) Asit

PNIPAM Poli ( N-izopropilakrilamid)PVA Polivinil AlkolPVME Poli(vinilmetileter)RNA Ribonkleik AsitRES Reticulo-endothelial SystemSA Serum AlbuminSWNT Single Wall NanotubeUV Ultra VioletVEGF Vascular Endothelial Growth Factor


7/146

vii

EKL LSTESSayfa

ekil 2.1 Nano lekli biyolojik yaplar ......................................................................... 2ekil 2.2 Nanoyaplarn elde edilme yntemleri............................................................. 6ekil 2.3 Misel oluumunun self-assembly mekanizmas ............................................... 7ekil 2.4 Bottom-up ve Top-down retim yntemleri..................................................... 7

ekil 3.1 Geleneksel salnm yollar ile ila seviyesi deiimi ........................................ 9ekil 3.2 Kontroll ila salnmnda ila seviyesi deiimi ........................................... 10ekil 3.3 Zero-order, First-order ve Higuchi kinetikleri iin ila salnm profilleri........ 14ekil 3.4 Drt temel lipozom trnn ematik gsterimi .............................................. 17ekil 3.5 la molekllerinin lipozom ierisinde kapsllenmesi.................................... 18ekil 3.6 Tmr hcresine balanm immunolipozomlar ............................................ 21ekil 3.7 HPMCP nanopartikl boyutunun kapl diklofenak tabletlerinin salnm

davran zerindeki etkisi ............................................................................. 25ekil 3.8 (a) Hacim bozunmal sistemlerden ila salnm, (b) Yzey bozunmal

sistemlerden ila salnm .............................................................................. 26ekil 3.9 Biyolojik olarak bozunabilen partikller(60:40,lactide:glycolide PLGA)....... 27ekil 3.10 Hidrojel yaps............................................................................................... 29

ekil 3.11 Hidrojelde yer alan balar ............................................................................. 29ekil 3.12 Scakla bal hidrojel hacm deiimi ......................................................... 31ekil 3.13 nslin salnm mekanizmas ......................................................................... 33ekil 3.14 nslin molekllerinin difuzyonu................................................................... 33ekil 3.15 PEG tabanl hidrojel yaps............................................................................ 37ekil 3.16 Polimer kafes ve ila moleklleri .................................................................. 38ekil 3.17 PEGtabanl hidrojelden kontroll salnm...................................................... 38ekil 3.18 PEGin ak forml ..................................................................................... 39ekil 3.19 PEGli ve PEGsiz molekller....................................................................... 39ekil 3.20 PEG ile kaplanm ila moleklleri ............................................................... 41ekil 3.21 PEG ile kaplanan molekln hedef hcreye ulamas .................................... 41ekil 3.22 Polimer-ila konjugat................................................................................... 44

ekil 3.23 Hedeflenmi polimer-ila konjugat............................................................... 44ekil 3.24 Polimer-ila konjugatlarnn etki mekanizmas ......................................... ..... 45ekil 3.25 Dendrimer sentezi ......................................................................................... 46ekil 3.26 PAMAM dendrimerinin kimyasal yaps ve model gsterimi......................... 46ekil 3.27 Dendrimer yaps........................................................................................... 47ekil 3.28 la moleklnn dendrimer yap ile birletirilmesi ....................................... 47ekil 3.29 Teraptik uygulamalar iin dendritik nanocihazlar; (a)Hedefleme, grntleme

ve ila salnm iin yzeyi modifiye edilmi PAMAM dendrimeri, (b)Antikor-dendrimer konjugat, (c)Tekto dendrimer (FA,folat)...................................... 48

ekil 3.30 24.5 nm byklnde gzeneklere sahip nano gzenekli membran ............. 49ekil 3.31 i bo silika nanopartikl temelli ila tayclarnn hazrlanmas; (a)Silika

nanopartikl, (b)Silika nanopartikl ile ila moleklnn sspansiyon halinegetirilmesi, (c)la moleklnn nanopartikl yzeyinde tutulmas iinkarmn kurutulmas.................................................................................... 49

ekil 3.32 Geleneksel silika nanopartikllerin ve porz ii bo silika nanopartikllerinsalnm profillerinin karlatrlmas ............................................................. 50

ekil 3.33 Karbon nanotp oluumu .............................................................................. 51ekil 3.34 Baz nanokarbon yaplar................................................................................ 52ekil 3.35 Tek duvarl karbon nanotp ierisinden su molekl akn gsteren

simlasyon ................................................................................................... 52ekil 3.36 Fulleren yaps............................................................................................... 53


8/146

viii

ekil 3.37 Nanopartikl biyokonjugasyon metodlar ...................................................... 54ekil 3.38 ok fonksiyonlu farmastik nanotaycnn ematik yaps........................... 55ekil 4.1 LDL yaps .................................................................................................... 65ekil 4.2 Folik asidin kimyasal yaps .......................................................................... 66ekil 4.3 EPR etkisinin ematik gsterimi.................................................................... 68ekil 5.1 DS'nin kimyasal yaps .................................................................................. 72

ekil 5.2 BSAnn pHa bal yk deiimi.................................................................. 73ekil 5.3 DS'nin iyonik formu...................................................................................... 73ekil 6.1 Negatif ykl partikln zeta potansiyeli ...................................................... 80ekil 8.1 nBSA/nDS=0.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)................ 87ekil 8.2 nBSA/nDS=0.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ................ 87ekil 8.3 nBSA/nDS=0.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7) (-------nBSA/nDS=0,75,-------n=0.75 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml))................................................................................................. 88

ekil 8.4 nBSA/nDS=1.5 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7).................. 88ekil 8.5 nBSA/nDS=1.5 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) .................. 89ekil 8.6 nBSA/nDS=1.5 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7)(-------nBSA/nDS=1.5, -------n=1.5 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml))89

ekil 8.7 nBSA/nDS=2.25 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)................ 90ekil 8.8 nBSA/nDS=2.25 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ................ 90ekil 8.9 nBSA/nDS=2.25 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7)(-------nBSA/nDS=2.25, -------n=2.25 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml))................................................................................................. 91

ekil 8.10 nBSA/nDS=3 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)..................... 91ekil 8.11 nBSA/nDS=3 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ..................... 92ekil 8.12 nBSA/nDS=3 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7)( -------nBSA/nDS=3,-------n=3 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml)).. 92ekil 8.13 nBSA/nDS=3.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)................ 93ekil 8.14 nBSA/nDS=3.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ................ 93ekil 8.15 nBSA/nDS=3.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7)(-----nBSA/nDS=3.75, -----n=3.75 iin sadece BSA,-----DS(1mg/ml))94ekil 8.16 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen karlatrmal fluoresans spektrumu

(pH=7) .......................................................................................................... 94ekil 8.17 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen karlatrmal HPLC kromatogram

(pH=7) .......................................................................................................... 95ekil 8.18 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7)............. 95ekil 8.19 nBSA/nDS oranlar iin elde edilen Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

karlatrmal kromatogramlar (pH=7) (---DS(1mg/ml),---n=3.75 iin sadeceBSA, ......................---nBSA/nDS=0.75,---nBSA/nDS=1.5,---nBSA/nDS=2.25,---nBSA/nDS=3,---nBSA/nDS=3.75) ........................................................... 96

ekil 8.20 nBSA/nDS oranlar iin Zeta Sizer cihazndan elde edilen iddet ve hacme greboyut dalm deerleri (pH=7) .................................................................... 96

ekil 8.21 nBSA/nDS=0.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5)................ 97ekil 8.22 nBSA/nDS=0.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) ................ 97ekil 8.23 nBSA/nDS=0.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=5)(----nBSA/nDS=0,75, -----n=0.75 iin sadece BSA,----DS(1mg/ml)) . 98ekil 8.24 nBSA/nDS=1.5 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5).................. 98ekil 8.25 nBSA/nDS=1.5 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) .................. 99ekil 8.26 nBSA/nDS=1.5 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=5) (----nBSA/nDS=1.5, ------n=1.5 iin sadece BSA,-----DS(1mg/ml)).. 99ekil 8.27 nBSA/nDS=2.25 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5).............. 100


9/146

ix

ekil 8.28 nBSA/nDS=2.25 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) .............. 100ekil 8.29 nBSA/nDS=2.25 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

kromatogramlar (pH=5) (------nBSA/nDS=2.25,-------n=2.25 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml)) ........................................................................................ 101

ekil 8.30 nBSA/nDS=3 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5)................... 101ekil 8.31 nBSA/nDS=3 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) ................... 102

ekil 8.32 nBSA/nDS=3 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar(pH=5) (------nBSA/nDS=3, -------n=3 iin sadece BSA,------DS(1mg/ml)) 102ekil 8.33 nBSA/nDS=3.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5).............. 103ekil 8.34 nBSA/nDS=3.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) .............. 103ekil 8.35 nBSA/nDS=3.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=5) (----nBSA/nDS=3.75, -----n=3.75 iin sadece BSA,----DS(1mg/ml))104ekil 8.36 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen karlatrmal fluoresans spektrumu

(pH=5) ........................................................................................................ 104ekil 8.37 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen karlatrmal HPLC kromatogram

(pH=5) ........................................................................................................ 105ekil 8.38 HPLC kromatogramnda nBSA/nDS =3.75 oran iin yaplan fraksiyonlama

sonucunda elde edilen fraksiyonlarn [fraksiyon 1 (10-12. dk), ara fraksiyon

(12-14. dk) ve fraksiyon 2 (14-18. dk)] floresans spektrumu (pH=5) ........... 105ekil 8.39 nBSA/nDS kompleksleri iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5)........... 106ekil 8.40 nBSA/nDS oranlar iin elde edilen Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

karlatrmal kromatogramlar (pH=5) (---DS(1mg/ml),---n=3.75 iin sadeceBSA,---nBSA/nDS=0.75,---nBSA/nDS=1.5, ---nBSA/nDS=2.25,---nBSA/nDS=3,---nBSA/nDS=3.75).......................................................... 106

ekil 8.41 nBSA/nDS oranlar iin Zeta Sizer cihazndan elde edilen iddet ve hacme greboyut dalm deerleri (pH=5) .................................................................. 107

ekil 8.42 nDS /nBSA =0.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)............ 107ekil 8.43 nDS/nBSA =0.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7)............. 108ekil 8.44 nDS/ nBSA =0.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

kromatogramlar (pH=7)(---nDS/nBSA=0.75, ---n=0.75 iin sadece DS,

---BSA (1mg/ml)) ....................................................................................... 108ekil 8.45 nDS/nBSA =1.5 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7) .............. 109ekil 8.46 nDS /nBSA =1.5 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) .............. 109ekil 8.47 nDS/ nBSA =1.5 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=7) (---nDS/nBSA=1.5, ---n=1.5 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml)) ...... 110ekil 8.48 nDS /nBSA =2.25 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)............ 110ekil 8.49 nDS/nBSA =2.25 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ............. 111ekil 8.50 nDS/ nBSA =2.25 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

kromatogramlar (pH=7)(---nDS/nBSA=2.25, ---n=2.25 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml)) ....................................................................................... 111

ekil 8.51 nDS /nBSA =3 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)................. 112ekil 8.52 n

DS/n

BSA=3 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7)................. 112

ekil 8.53 nDS/ nBSA =3 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar(pH=7)(---nDS/nBSA=3, ---n=3 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml))............. 113

ekil 8.54 nDS /nBSA =3.75 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=7)............ 113ekil 8.55 nDS /nBSA =3.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) ............ 114ekil 8.56 nDS/ nBSA =3.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan


ekil 8.57 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen karlatrmal fluoresansspektrumu (pH=7) ....................................................................................... 115


10/146

x

ekil 8.58 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen karlatrmal HPLCkromatogram (pH=7) ................................................................................. 115

ekil 8.59 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=7) .......... 116ekil 8.60 nDS /nBSA oranlar iin elde edilen Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

karlatrmal kromatogramlar (pH=7)(---BSA(1mg/ml), ---n=3.75 iin sadeceDS,---nDS/nBSA=0.75,---nDS/nBSA=1.5, ---nDS/nBSA=2.25, ---

nDS/nBSA=3,---nDS/nBSA=3.75)............................................................. 116ekil 8.61 nDS /nBSA oranlar iin Zeta Sizer cihazndan elde edilen iddet ve hacme greboyut dalm deerleri (pH=7) .................................................................. 117



ekil 8.65 nDS /nBSA =1.5 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5).............. 119ekil 8.66 nDS /nBSA =1.5 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) .............. 119ekil 8.67 nDS/ nBSA =1.5 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=5) (---nDS/nBSA=1.5, ---n=1.5 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml)) ...... 120


kromatogramlar (pH=5) (---nDS/nBSA=2.25, ---n=2.25 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml)) ....................................................................................... 121

ekil 8.71 nDS /nBSA =3 oran iin elde edilen fluoresans spektrumu (pH=5)................. 122ekil 8.72 nDS /nBSA =3 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5)................. 122ekil 8.73 nDS/ nBSA =3 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan kromatogramlar

(pH=5)(---nDS/nBSA=3 ---n=3 iin sadece DS,---BSA (1mg/ml)) .............. 123ekil 8.75 nDS /nBSA =3.75 oran iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) ............ 124ekil 8.76 nDS/ nBSA =3.75 oran iin Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

kromatogramlar (pH=5)(---nDS/nBSA=3.75, ---n=3.75 iin sadece DS,

---BSA (1mg/ml)) ....................................................................................... 124ekil 8.77 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen karlatrmal fluoresans spektrumu

(pH=5) ........................................................................................................ 125ekil 8.78 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen karlatrmal HPLC kromatogram

(pH=5) ........................................................................................................ 125ekil 8.79 nDS /nBSA kompleksleri iin elde edilen HPLC kromatogram (pH=5) .......... 126ekil 8.80 nDS /nBSA oranlar iin elde edilen Viscotek marka GPC cihaz ile alnan

karlatrmal kromatogramlar (pH=5) (---BSA(1mg/ml),---n=3.75 iin sadeceDS,---nBSA/nDS=0.75,---nBSA/nDS=1.5, ---nBSA/nDS=2.25,---nBSA/nDS=3,---nBSA/nDS=3.75)............................................................. 126

ekil 8.81 nDS /nBSA oranlar iin Zeta Sizer cihazndan elde edilen iddet ve hacme greboyut dalm deerleri (pH=5) .................................................................. 127

ekil 9.1 nBSA/nDS ve nDS/nBSA komplekslerinin karlatrmal olarak max dalgaboylar (pH=7 ve pH=5).............................................................................. 129


11/146

xi

ZELGE LSTES

izelge 3.1 Nano lekli ila salnm teknolojileri ........................................................... 15izelge 3.2 la salnmnda d evreye duyarl hidrojeller.............................................. 36izelge 3.3 PEG teknolojilerinin karlatrlmas ............................................................ 40izelge 4.1 la hedefleme uygulamalar.......................................................................... 63izelge 6.1 Deneysel almada kullanlan kimyasallar.................................................... 81


12/146

xii

NSZ

Tezimin hazrlanmasnda deerli katklarndan ve desteinden dolay danman hocam SaynYrd. Do. Dr. Zeynep AKDESTEye;

Derin bilgi birikimi ve yeniliki fikirleri ile bana yol gsteren, Biyomhendislik

laboratuarlarnda her trl imkan bize sunarak bu tezin ortaya kmasnda byk katklarolan Biyomhendislik A.B.D. Bakan Sayn Prof. Dr. Mustafa AKDESTEye;

Biyomhendislik blmne balamamda bana destek veren ve her zaman gr venerileriyle bana yardmc olan lisans tez danmanm Sayn Prof. Dr. Huriye KUZUya;

Y.T.. Fen Bilimleri Enstits Biyomhendislik Anabilim Dal laboratuarlar alanlarndan,gecesini gndzne katarak deneylerin balangcndan tezi teslim edinceye kadar beni yalnzbrakmayan ve bitirmemde byk katklar olan deerli arkadam SERAP ACAR bataolmak zere yardmlarn esirgemeyen, Yasemin BATTALa, Kadriye ATICIya , YunusSARIAYa, Eray DALGAKIRANa, Banu MANSOURa, Asl ARSLANa;

Tm hayatm boyunca bana her trl desteinden dolay sevgili Anneme, Babama veAbime;

Bana ve bu teze emei gemi herkese teekkrlerimi sunarm.

Mays 2007 zden ZKAN


13/146

xiii

ZETBu almamzda bir polielektrolit-protein kompleksi olan Bovin Serum Albumin (BSA)-Dekstran Slfat (DS) kompleksleri oluturulmu ve DSnin BSA ile etkileimi incelenmitir.BSA proteini, DS ile ortamn pHna bal olarak suda znen kompleksler oluturur.Deneysel almamzda, kompleksler deiik oranlarda (nBSA/nDS, nDS/nBSA) hazrlanarak,

eitli pH deerlerinde (pH=7 ve pH=5) incelendi. Sistem, DS ve BSA pH deerlerine balolarak farkl elektrik ykleri tadklarndan dolay pHa bal olarak ve etkileimmekanizmas bileenlere bal olduundan dolay da orana bal olarak incelenmitir.

Komplekslerin; GPC-VISCOTEK (Molekler Eleme Kromatografisi; UV, Refraktif ndeks,Vizkozite ve Ik Salmas Detektrlerine Sahip Kromatografik Sistem), FloresansSpektrofotometre, Zeta-Sizer (Partikl boyutu ve Zeta Potansiyel lm iin) ve HPLCcihazlar kullanlarak yap-ilev analizleri yaplm ve fizikokimyasal karakterizasyonlargerekletirilmitir.

Anahtar kelimeler: Polielektrolit, bovin serum albumin, BSA-Dekstran slfat kompleksleri,GPC, HPLC.


14/146

xiv

ABSTRACTIn this study, Bovine Serum Albumin (BSA)-Dextran Sulfate (DS) complexes which is acomplex of polyelectrolyte-protein, were formed and the interaction of DS with BSA wasexamined. Up to pH of the environment, BSA protein forms complexes which dissolve in thewater. In our experiments, complexes were prepared at various proportions (nBSA/nDS,

nDS/nBSA) and examined under various (pH=7 and pH=5) pH values. Because of the factthat DS and BSA carry different electric charges up to pH values, system was examined up topH values and because of the fact that interaction mechanism up to components, the systemwas examined up to proportion.

By using GPC-VISCOTEC ( Chromatography of Molecular Election, UV, Refractive Index,Vscosity, and Chromatographyic System which has Light Emitting Detectors), FluorescenceSpectrofotometer, Zeta-Sizer (for measuring particle dimension and Zeta potential) and HPLCdevices, structure-function analyses and physicochemical characterisation of complexes wererealized.

Key words: Polyelectrolyte, bovine serum albumin, BSA-Dextran sulfate complexes, GPC,HPLC.


15/146

1

1. GR

Nanoteknolojik gelimeler arasnda en ok gze arpan ilerlemelerden biri, nanoteknolojinin

ila salnmndaki uygulamalardr. Nanoyapl ila salnm aralar, yeni ila bileimlerinin

etkili ve hedefli salnmn kolaylatracak umut veren adaylardr. Nanoyaplar aracl ileila salnmnn avantajlar, ila molekllerinin direkt olarak hcre iine salnabilmesi ve

salkl dokular ierisindeki tmrlerin hedeflenebilme kapasitesidir.

Vcudun eitli blgelerine yaplan ila salnmnn verimlilii direkt olarak partikl

boyutundan etkilenir. Nano tbbn gerekletirilmesi iin anahtar teknoloji olan, nano yaplar

aracl ile ila salnm; ila biyo uyumluluunu arttrr, ila molekllerinin zamanlanm

salnmn gelitirir ve ila hedeflemede kesinlik salar. Nano lekli ila salnm sistemleri,

gen salnm vektrleri gibi pulmoner terapilerde ve ok hzl bozunabilecek ila

molekllerinin stabilizasyonunda uygulanabilir. Hedeflenmi nano lekli ila tayclar

kullanmnn dier avantajlar, azaltlm ila toksisitesi ve daha etkili ila dalmdr.

Nanoyapl ila tayclar, sadece kk molekll ilalarn salnmna deil ayrca nkleik

asitlerin ve proteinlerin salnmna da izin verir ve uzun sre ayn seviyede/kalitede

srdrlen ila salnm gerekletirilir. Tm bu zellikler, yan etkileri minimize ederek,

hastaln semptomlarndan ziyade direkt olarak hastalk nedeninin tedavisine olanak salar.

Bu tez almamzda; nano lekli ila salnm teknolojileri, ok fonksiyonlu farmastik

nanotayclar, ila hedeflemede kullanlan nanosistemler ve polielektrolit-protein

kompleksleri hakknda teorik bilgiler verilmi ve bu alanlarda gnmzde uygulanan baz

yntemler aklanmtr. Deneysel almamzda ise ila salnmnda bir model sistem olarak

kullanlabilecek, nanoyapl BSA-Dekstran Slfat kompleksleri oluturularak; komplekslerin

yap-ilev analizleri yaplm ve fizikokimyasal karakterizasyonlar gerekletirilmitir.


16/146

2

2. NANOTEKNOLOJYE GR

Nanoteknoloji; maddenin nanometre leinde yani atomsal, molekler ve supramolekler

yaplar dzeyinde denetlenmesi yoluyla yeni malzeme, cihaz ve sistemlerin tasarlanmasn ve

retilmesini konu alan bir teknoloji daldr. Nanometre lek olarak metrenin milyarda biriniifade etmektedir. Bir nanometrede yanyana dizilmeyle ortalama 5-10 atom

bulunur. Nanoteknoloji dnyas; atomlu ufak bir su moleklnden, hemoglobin gibi

oksijen tayan ok daha byk bir protein moleklne ya da daha da byk DNA zincirine

kadar ok geni bir alan kaplar.

ekil 2.1 Nano lekli biyolojik yaplar(Grodzinski,2005)

Nanoteknolojinin nemi, atomlar ve molekller seviyesinde (1-100 nm arasnda) alarak,

gelimi ve/veya tamamen yeni fiziksel, kimyasal, biyolojik zelliklere sahip yaplar elde

edilmesine imkan salamasndan kaynaklanmaktadr. Teknik adan aklamak gerekirse;

malzeme zellikleri ve cihazlarn alma prensipleri, genel olarak 100 nmden byk

boyutlar temel alarak yaplan varsaymlarn sonucunda ortaya karlm geleneksel

modelleme ve teorilere dayanmaktadr. Kritik uzunluklar 100 nmnin altna indiinde ise

geleneksel teori ve modeller ortaya kan zellikleri aklamakta ou zaman yetersiz

kalmaktadr. Nanoteknoloji ite burada devreye girmektedir. Daha salam, daha kaliteli, daha

uzun mrl ve daha ucuz, daha hafif, daha kk cihazlar gelitirme istei bir ok i kolunda

gzlenen eilimlerdir. Minyatrizasyon olarak tanmlanabilecek bu eilim bir ok

mhendislik almasnn temelini oluturmaktadr. Minyatrizasyonun sadece kullanlan


17/146

3

paralarn daha az yer kaplamasndan ok daha nemli getirileri vardr. Bunlar, retimde daha

az malzeme, daha az enerji, daha ucuz ve kolay nakliye, daha ok fonksiyon ve kullanmda

kolaylk olarak uygulamada kendini gstermektedir.

20. yzyln ikinci yarsndan itibaren birok endstride kullanlan toleranslar srekli

iyiletirilmi, stn kalite anlay gelitirilmitir. Mikroteknoloji rn olarak

tanmlayabileceimiz paralar otomobil, elektronik, iletiim gibi sektrlerde yaygn olarak

kullanlr olmutur. Gnmzde ise mikroteknolojilerden daha kk teknolojilerin,

nanoteknolojinin, kullanmn yaygnlamaktadr.

Nano sistemlerin fabrikasyonu, karakterizasyonu ve maniplasyonlar ile daha nce varl

bilinmeyen eitli fonksiyonlar ortaya kartlacak; bunlarn verimli bir ekilde insanln

kullanmna sunulmas ile de hayat standartlarmzda nemli ilerlemeler kaydedilecei

aktr. Gelien vakum sistemleri ve malzeme karakterizasyon teknikleri mhendislie ve

bilime bu seviyede alma yaplabilirlii salamtr ve gittike artan oranlarda

salamaktadr. Nano seviyelerde grntleme, mekanik kuvvetler uygulayabilme ve mekanik

zellik tayini, nano saniyelerde balayp biten eitli ilemlerin yakalanabilmesi ve izlenmesi,

nano leklerde kimyasal analiz gibi analitik inceleme tekniklerindeki ilerlemeler,

beraberinde nanoteknoloji bilmini mhendislie ve oradan da uygulamalara ulatrm ve

sensrlerde, hafza elemanlarnda, tpta etkili yeni cihazlarn ortaya kmasn salamtr.

Ayrca elde edilmi tek tip nano yapnn bir ka parametresinin deiimi ile boyutlar zerinde

oynama yaplmas da olanakldr. Bu parametreler unlardr:

Hazrlanartlar

Uygulama sresi

Hazrlanma basnc

Kullanlan malzeme miktar ve safl

Tayc gaz zellikleri

Scaklk

Nano lekli materyaller kle materyallere gre daha farkl ve stn nitelikli mekanik,

elektrik, sl, optik ve kimyasal zelliklere sahip olduklarndan son yllarn en dikkat ekici

alma alanlarn oluturmaktadrlar. Nano yaplar elektronik, optoelektronik, sensr, laser

yapm gibi bir ok alanda kullanlmaktadr.

Nanoteknoloji sayesinde sanayide, biliim teknolojilerinde, salk sektrnde ve daha bir ok


18/146

4

alanda yeni rnler gelitirilecek, gnmzn retim sreleri ve yntemleri deiecektir. Bu

teknolojiye yatrm yaplan lkelerde ekonomik deerler yaratlacak ve toplumlarn yaam

kalitesi geliecektir [1].

2.1 NanoteknolojininTarihesi

60`l yllar:

Nanoteknoloji vizyonunun ortaya k, fiziki Richard Feynmann(1959) malzeme ve

cihazlarn molekler boyutlarda retilmesi ile baarlabilecekler zerine yapm olduu nl

konumasna kadar dayandrlabilir. Bu konumasnda Feynman minyatrize edilmi

enstrmanlar ile nano yaplarn llebilecei ve yeni amalar dorultusunda

kullanlabileceinin altn izmitir [1].

80`li yllar:Aratrmaclarn daha kk boyutlarda almaya balamasyla birlikte bir ok problem de

ortaya kmaya balamtr. Boyutlar kldke, yaplan almalar izlemek zorlamtr.

1981 ylnda IBM tarafndan yeni bir mikroskop tr Scanning Tunneling Microspcope

(STM) gelitirilmitir ve bu nemli ilerlemede pay sahibi olan aratrmaclar bu bulular ile

1986da Nobel Fizik dln almlardr. Ayn zamanlarda STM mikroskopunun bir trevi

olan Atomic Force Microscope (AFM) gelitirilmitir. Bu gelimelerin ortaya kmas ile,

nano skalasnda lm ve modelleme yaplmas mmkn olmutur [1].

90l yllar:

90l yllarn banda Rice niversitesinde Richard Smalley nclndeki aratrmaclar,

60 karbon atomunun simetrik biimde sralanmasyla elde edilen futbol topu eklindeki

fulleren molekllerini gelitirmilerdir. Elde edilen molekl 1 nm byklnde ve elikten

daha gl, plastikten daha hafif, elektrik ve s geirgen bir yapya sahipti. Ayrca 1991

ylnda Sumio Iijima tarafndan karbon nanotpler kefedilmitir. Karbon nano tpler,

fullerene moleklnn esnetilmi bir ekli olup benzer ekilde nemli zelliklere sahiptir[1].

2000li yllar:1999 ylnda ABDde Bill Clinton hkmeti nanoteknoloji alannda yrtlen aratrma,

gelitirme ve ticariletirme faaliyetlerinin hzn artrma amacn tayan ilk resmi hkmet

programn, Ulusal Nanoteknoloji Admn (National Nanotechnology Initiative)

balatmtr. 2001 ylnda Avrupa Birlii, ereve Programna Nanoteknoloji almalarn

ncelikli alan olarak dahil etmitir ve Japonya, Tayvan, Singapur, in, srail ve svire


19/146

5

benzer programlar balatarak 21. yzyln ilk kresel teknoloji yarnda nlerde yer almak

iin almalarna hz vermitir [1].

2.2 Nanoyaplar

Nanoteknoloji ve biyolojik bilimler arasndaki kesime olduka genitir. Biyolojik

fonksiyonlar ounlukla, virsler, ribozomlar, molekler motorlar ve hcre d matriksin

bileenleri gibi nano lekli boyutlara sahip birimlere baldr. Nano boyutta tasarlanm

cihazlar, direkt olarak hcresel dzeyin altndaki blmlerle etkileime girmeye ve hcre ii

olaylar incelemeye yetecek kadar kktrler. Nano boyut duyarllndaki materyalleri

dzenleme ve bu materyaller ile alma yetenei, hem temel biyoloji ( nano lek

maniplasyonlar gerektiren biyolojik hipotezlerin test edilmesi) hem de yeni biyolojik

teknolojilerin gelitirilmesi (ila salnm sistemleri, problarn veya nano cihazlarn

grntlenmesi) konusunda birok frsata neden olmaktadr.

Nanoteknoloji yaayan sistemlere molekler seviyelerde mdahele etme imkan yaratabilir.

Yaayan organizmalar ile etkileime geebilecek boyutlarda aralar retilmesi ile bir ok yeni

tehis ve tedavi yntemlerinin gelimesi olasdr. Sadece hastaln bulunduu ve veya

yayld blgelere saldrarak ila veren makineler, insan vcudu iinde hareket edilmesine

imkan salayan tehis aralar, nanoteknolojinin tp ve salk sektr zerindeki potansiyel

uygulamalar olarak gsterilebilir[1].

Nanoyaplar, biyolojik sistemlerle etkileime giren multifonksiyonel materyallerdir ve kkboyutlar sebebiyle esiz zellikler gsterirler. Nanoyapl materyaller, nano cihazlar ve yeni

nano retim sreleri; ok sayda ve eitli uygulama alanlarndan dolay biyomedikal

aratrma ve teknolojilerde byk heyecan yaratmtr. Nano materyalleri uygun hale

getirilmi yaplar ve arttrlm zellikler ile sentezleme ve ilemden geirme yetenei, yeni

biyomateryaller tasarlayabilmek bakmndan ok nemlidir. Nanoyaplar, hem hastalklarn

tehis, grntleme ve tedavisinde hem de biyolojik sistemlerin denetlenmesi ve

anlalmasnda etkilidirler.

Nanoyaplarn biyoloji ve tptaki uygulama alanlar unlardr:

Floresans biyolojik etiketleme

la ve gen salnm

Patojen varlnn tespiti (bio detection)

Protein varlnn saptanmas


20/146

6

DNA yapsnn aratrlmas

Doku mhendislii

Tmrn stlarak yok edilmesi (hyperthermia)

Hcre ve molekllerin ayrlmas ve saflatrlmas

Manyetik rezonans grntlemede kontrast arttrma

Fagokinetik almalar

2.3 Nanoyaplarn Elde Edilme Yntemleri

Nano lekli materyaller ve cihazlar, bottom-up veya top-down retim yaklamlar

kullanlarak retilebilirler.

ekil 2.2 Nanoyaplarn elde edilme yntemleri

2.3.1 Bottom-up Yntemi

Bottom-up yntemi,atom ve molekllerin daha byk ve karmak yaplar yaratmak zere

organize edilmesidir. Bottom-up metodlarnda; nano materyaller veya yaplar, atomlardan

veya molekllerden self-assembly gibi termodinamik yollarla dzenlenen kontroll bir tarzda

retilirler.


21/146

7

ekil 2.3 Misel oluumunun self-assembly mekanizmas

2.3.2 Top-down Yntemi

Top-down yntemi,byk ve karmak yaplar daha kk ve temel bileenlerine ayrarak

nanoyaplar elde etme srecidir. Nano lekli yaplarn ve cihazlarn retimindemikroteknolojilerdeki ilerlemeler kullanlabilir. Bu teknikler toplu olarak top-down nano

retim teknolojileri olarak tanmlanr ve fotolitografi gibi teknikleri ierir.

ekil 2.4 Bottom-up ve Top-down retim yntemleri


22/146

8

3. NANOTEKNOLOJK LA SALINIMI

Geleneksel ila salnm akut ya da kronik hastalklarn tedavisinde insanlara yllardr

uygulanmaktadr. la Salnm kelimesi teraptik ajanlarn insan bedeni ierisine

ulatrlmas amacyla kullanlan teknikler olarak tanmlanabilir. Geleneksel ila terapisi,teraptik ajanlarn periyodik dozlarda kullanlmasn gerektirir. Bu ajanlar, maksimum

kararllk, biyoyararlanm ve aktiviteyi retmek amacyla formle edilmektedir.

Geleneksel ila salnm yntemleri aadaki gibi gruplandrlabilir:

1-Damarii

2-Oral

3-Bukal

4-Sublingual(Dil Alt)

5-Rektal

6-Kas ii

7-Deri alt

8-Subktan

9-Inhalasyonal (Solunum Yolu le)

10-Topikal

Birok ila iin geleneksel ila salnm yntemleri etkilidir, fakat baz ilalar kararszdr,

toksiktir veya ok dar bir teraptik arala sahiptir. Ayrca baz ilalarn da znrlk

problemi olabilir. Plazmada teraptik ajanlarn seviyelerinin deimesi yerine, srekli ayn

seviyede kalmasn salayan devaml salnm yntemleri tercih edilir.

Geleneksel tabletler ya da enjeksiyonlarla ila salnm yapldnda kandaki ila seviyesi, her

ila verilmesinden sonra artan ve bir sonraki verilie kadar azalan bir profil izler

(Brannon,1997).


23/146

9

ekil 3.1 Geleneksel salnm yollar ile ila seviyesi deiimi

la salnmnda kontroln salanmas, geleneksel oral ya da enjeksiyon formlasyonlarn

kullanlamad durumlarda ok nemli bir faktr olabilir. Bunlar rnein, suda znebilen

ilalarn yava salnmnn gerekli olduu durumlar, dk znrlkl ilalarn hzl

salnmnn gerekli olduu durumlar, spesifik blgelere ila salnm, nanopartikl

mertebesinde sistemlerin gerekli olduu salnm durumlar, ayn formlasyonlu iki veya daha

fazla ajann salnm, znebilen, bozunmaya urayabilen ve elimine edilebilen tayclara

dayal salnm sistemleridir. deal bir ila salnm sistemi; hareketsiz, biyolojik olarak uyumlu,

mekanik olarak gl, hasta iin konforlu, yksek ila ykn baarabilir, kazara salnma

kar gvenli, ynetimi ve uzaklatrlmas basit, imal edilmesi ve sterilizasyonu kolay

olmaldr (Brannon,1997).

Kontroll ila salnmnda, ila vcudun veya hastalk durumunun ihtiyalar tarafndan

belirlenen bir hzda ya da belli bir noktaya belirli zaman aralklar boyunca verilir. Bu

sistemler iki amaca yneliktir. Bunlar ilacn salnm blgesine kontroll verilmesi ve ilacn

tedavi sresince geniletilmi zaman periyotlar ile verilmesi eklindedir. lacn uzun zaman

periyotlar boyunca verilmesi durumunda plazmadaki seviye bir sonraki sayfada verilenprofildeki gibi olur.


24/146

10

ekil 3.2 Kontroll ila salnmnda ila seviyesi deiimi

3.1 Nanoteknoloji ve la Salnm

Nanoteknolojik gelimeler arasnda en ok gze arpan ilerlemelerden biri, nanoteknolojinin

ila salnmndaki uygulamalardr. Nanopartikl, lipozom, dendrimer ve nanokristal gibi

nano boyutta birok ila tayc gelitirilmitir ve bunlardan bazlar imdiden klinik

kullanmdadr. Bu salnm sistemlerinin balca amac, in vivodaki ila absorpsiyonu,

dalm(doku-spesifik hedefleme), metabolizasyonu ve eliminasyonu gibi sistemik

farmakokinetikleri dzenlemektir. Bununla birlikte, ila tasarmndaki en son ilerlemeler,hcre ii bileenleri hedefleyen ilalar iin hcre ii farmakokinetiklerin dzenlenmesinin

de nemli olduunu ortaya karmtr.Nanopartikller ila tayc olarak yaklak 30 sene

nce nerilmi ve kararllk, gelimi ykleme yetenei ve fizikokimyasal zelliklerinin

kontrol edilebilmesi gibi baz avantajlarndan dolay byk ilgi grmlerdir.

Gnmzde ila salnm sistemlerinde, gerekli dozdaki ilacn doru zamanda, hedeflenen

blgeye salnmn kolaylatran aktif veya pasif nano mhendislik rn sistemler kullanlr.

Nano lekli cihazlar geleneksel ila salnm sistemlerine gre daha gvenli bir ekilde

hcrelere salnm yaparlar. rnein DNA gen terapisi veya alar iin hcrenin iineyerletirilebilir. Nanoteknoloji alanndaki yenilikler, ila salnm alannda ilalarn etkilerini

korumalarn ve teraptik hedeflere tam bir kesinlikle ulamalarn kolaylatrmaktadr.

Birok nano yap eidinin ila tayc olarak kullanlmas iin aratrmalar devam

etmektedir. Bu alandaki en dikkat ekici almalar kalp-damar hastalklar, oto immn

hastalklar ve kanser ilalar zerinde yaplmaktadr.


25/146

11

la salnm alannda nanoteknolojik uygulamalarn salad avantajlar unlardr [2]:

Yzey alan artar.

Eritilebilirlik artar.

znme hz artar.

Teraptik etkinin hz artar.

htiya duyulan doz azalr.

Tedavi sonucunun hastadan hastaya deiim gsterme oran azalr.

3.2 Nanoyaplar Aracl ile la Salnm

la salnmnda nanoyaplarn kullanm yeni bir kavram deildir ancak bu konudaki

aratrmalarn ve aktif ila gelitirme projelerinin says nanoteknolojinin gelimesiyle beraber

hzla artmtr. Bu gelien teknolojilerin vaat ettii yenilikler nanoyaplar aracl ilesalnmn yapld tedavi saysnda byk artlara neden olmaktadr. Nanopartikller baz

ilalarn etkinliini arttrrlar, baz durumlarda ilalar nanokristalin formunda daha kk

dozlarda verilebilirler. nk bu ilalarda salnm direkt olarak ilgili dokulara yaplr ve

hastann kiisel ihtiyalarna bal olarak dozlar kontrol altna alnabilir (Amherst, 2005).

Hastalk patofizyolojisi ve hcresel mekanizmalar ile ilgili daha kapsaml bilgiler

kazanldka daha spesifik ilalar gelitirilmektedir. Bu ilalarn spesifikliini ve gcn

kullanmak iin, yeni ila salnm sistemleri gerekletirilmelidir. Nano yapl salnm aralar,

yeni ila bileimlerinin etkili ve hedefli salnmn kolaylatracak umut veren adaylardr.Nanoyapl ila tayclar, sadece kk molekll ilalarn salnmna deil ayrca nkleik

asitlerin ve proteinlerin salnmna da izin verir. Uzun sre ayn seviyede/kalitede srdrlen

ila salnm ve hcre iine giri yetenei, nano lekli ila salnm mekanizmalarnn

zellikleri arasndadr. Bu zellikler, yan etkileri minimize eder ve hastaln

semptomlarndan ziyade direkt olarak hastalk nedeninin tedavisine izin verir.

la salnmnda ounlukla kullanlan metodlar oral yollar ve enjeksiyon yntemidir. Ancak

bu metodlar ila gelitirmenin ilerlemesini snrlamaktadr. ou ila zel bir terapi iin her

zaman en etkili yol olmayan oral veya enjeksiyon yoluyla verilmek zere formle edilmitir.

Ancak proteinler ve nkleik asitler gibi yeni biyolojik ilalar; yan etkileri en aza indirecek ve

hasta uyumluluunu arttracak yeni salnm teknolojileri gerektirir. la firmalar yeni ve etkili

ila salnm metodlar bulmaya almaktadrlar. 2007 ylna kadar tm farmastik satlarn

% 39unu ila salnm harcamalarnn oluturaca tahmin edilmektedir. Eski ilalarn yeniden


26/146

12

formle edilmesi yan etkileri azaltarak hasta uyumluluunu arttrabilir. Ayrca deneme

fazlarn gememi ila adaylar yeni ila salnm sistemleri kullanlarak tekrar tasarlanabilir.

Yeniliki ila salnm sistemleri, toksisiteleri nedeniyle ya da ynetimi olanaksz olduu iin

kullanlamayan kimyasal varlklarn ya da biyolojik rnlerin kullanmn mmkn klar.

rnein, ila hedefleme sistemik yan etkileri azaltarak kemoteraptik ajanlarn direkt olaraktmrlere salnmn salar. Aratrmaclar srekli olarak, biyo kan proteinleri ve biyo alar

gibi yeni biyolojik rnlerin geliimini kolaylatracak makromolekllerin salnm iin yeni

yollar aratrmaktadrlar. Benzer ekilde, DNA ve RNA terapilerinin baars yeniliki ila

salnm tekniklerine bal olacaktr. ou zaman bir ilacn baars salnm metoduna baldr.

Salnm metodunun nemine, ABDde ila salnm planlar gelitiren 300den fazla firmann

varl rnek olarak gsterilebilir.

ABD Ulusal Nanoteknoloji Adm (National Nanotechnology Initiative-NNI), 2015 ylna

kadar gereklemesi planlanan 10 tane nanoteknoloji temelli aratrma-gelitirme hedefi

belirlemitir. Bu aratrma-gelitirme hedeflerinden bei ila gelitirme ve ila salnm ile

ilgilidir. Bu hedefler; tedavi edildii takdirde kanserden ac ekmeme ve lm olmamas,

gelimi materyaller ve retim, farmastik sentez ve salnm, nano lekli birleik teknolojiler

ve yaam dngsnn biyouyumlu/glendirilebilir bir ekilde geliimidir. Bu hedefler tbbn

ilerlemesinde nanoteknolojinin nemine rnek olarak gsterilebilir.

Vcudun eitli blgelerine yaplan ila salnmnn verimlilii direkt olarak partikl

boyutundan etkilenir. Nano tbbn gerekletirilmesi iin anahtar teknoloji olan, nanoyaplar

aracl ile ila salnm; ila biyo uyumluluunu arttrr, ila molekllerinin zamanlanm

salnmn gelitirir ve ila hedeflemede kesinlik salar. Nano lekli ila salnm sistemleri,

gen salnm vektrleri gibi pulmoner terapilerde ve ok hzl bozunabilecek ila

molekllerinin stabilizasyonunda uygulanabilir. Hedeflenmi nano lekli ila tayclar

kullanmnn dier avantajlar, azaltlm ila toksisitesi ve daha etkili ila dalmdr.

Kan-beyin bariyeri, pulmoner sistemin dall yaps ve cildin dar epitelyal eklemleri gibi

anatomik zellikler, ilalarn istenilen fizyolojik hedeflere ulamasn zorlatrr. Nano yapl

ila tayclar bu gibi problemlerin stesinden gelme konusunda yardmc olacaklardr.

Courrier ve arkadalar, pulmoner sistem iine salnmda en byk verimliliin partikl ap

100 nmden kk olduu zaman elde edildiini gstermilerdir. Ayn ekilde, gastro-

intestinal absorpsiyon iin 100 nm ve transktan geirgenlik iin 50 nm partikl boyutunda

daha byk verimlilik gzlenmitir. Ayrca, pulmoner alanda dolaan bu kk partikller

daha ok solunma ansna sahiptirler. Daha geni, blmeli veya ok katmanl ila tayc


27/146

13

yaplar pulmoner snrlara salnmda yardmc olabilirler. rnein, tayc yapnn d

katmanlar, tayc pulmoner alan iinde dolarken bozunacak ekilde formle edilebilir. la

tayc akciere nfuz ederken, ilave yap kapsllenmi ilacn salnmna izin verecektir.

Jelatin ve insan serum albmininin biyobozunur nano partiklleri, pulmoner ila tayclar

olarak kullanlabilirler.

Nanoyaplar aracl ile ila salnmnn avantajlar, ila molekllerinin direkt olarak hcre

iine salnabilmesi ve salkl dokular ierisindeki tmrlerin hedeflenebilme kapasitesidir.

rnein, nano lekli bir salnm sistemi iinde paketlenmi DNA ve RNA, genetik

mutasyonlar onarmak veya gen ekspresyon profillerini deitirmek amacyla hcre iine

tanabilir. Dsal partikllerin hcresel absorplanma mekanizmalar arasnda klatrin ve

kaveoli araclyla endositoz, pinositoz ve fagositoz vardr. Ancak kk boyutlarndan

dolay, nano lekli partikllerin absorplanmasnda fagositoz bir rol oynamayabilir.

Nano lekli ila salnm yaplar, genellikle 100-1000 nm apnda gzenekler ieren tmr

mirovaskler sisteminin kesintili ve szntl yapsndan dolay tmrlere nfuz edebilirler.

Salkl dokunun mikrovaskler sistemi doku trne gre deiir ancak kalp, beyin ve

akcieri dokusunu da kapsayan btn dokularda 10 nmden az hcreler aras dar kavaklar

vardr. Bu nedenle, bu doku trlerinin iindeki tmrler, salkl dokunun hcreler aras

boluundan daha byk ancak tmr vaskler sisteminin iinde bulunan gzeneklerden daha

kk olan ila salnm yapan nanoyaplarn retilmesiyle seici olarak hedeflenebilirler.

la tayc yaps kesin olarak kontrol edilebildii iin, ila salnm istenilen bir kinetik

profil elde etmek iin ayarlanabilir. En yaygn kinetik profillerden ; zero-order, first-order

ve Higuchidir. Bu profiller ekil 3.3de gsterilmitir ve (3.1), (3.2) ve (3.3) eitliklerinde

matematiksel olarak aklanmtr. Oral olarak veya enjeksiyon yoluyla salnm

gerekletirilen btn ilalar first-order kinetiklerini izler. Btn ilalar iin ideal salnm

profili, sabit bir salnm hz izlemelidir ve ila verilirken vcuttaki ila seviyeleri sabit

kalmaldr. En son gelitirilen transdermal ila salnm mekanizmalar Higuchi modelini takip

ederler. Nano yapl polimerik ve silika nanopartikller, zero-order kinetiklerine yakn

profiller gsteren ila tayclar olarak gelitirilmektedir.


28/146

14

ekil 3.3 Zero-order, First-order ve Higuchi kinetikleri iin ila salnm profilleri (Hughes,

2005)

Zero-order: tkDDt 00 += (3.1)

First-order: tkDDt 10 += lnln (3.2)

Higuchi: 21

0 tkDD Ht == (3.3)

(3.1), (3.2) ve (3.3) eitliklerinde yer alan ifadelerin aklamas u ekildedir:

=tD t zamannda salnan ila miktar

=0D Balangtaki ila miktar

=0k zero-order salnm sabiti

=1k first-order salnm sabiti

=Hk Higuchi salnm sabiti

eitli nano lekli yaplar, kat kreler, ii bo kreler, tpler, gzenekli partikller, kat

partikller ve dall yaplar eklinde gruplanabilir. Bu tr nano yaplar elde etmek iin,

materyal trne bal olarak farkl retim metodlar kullanlr. Nano lekli birletirme iin

kullanlan metodlara; molekler self-assembly, biyoagregasyon, nanomanipulasyon,fotokimyasal modelleme ve molekler basklama rnek olarak verilebilir.

la salnmnda genellikle kullanlan oral ve enjeksiyon yollarna ek olarak ilalar ayrca

transdermal, transmukozal, okler, pulmoner ve implantasyon yolar ile de verilebilir.

Alternatif ila salnm elde etmek iin kullanlan mekanizmalar genellikle baz materyallerin

bir ya da daha fazlasn birletirirler. Bu materyaller; biyolojik nanoyaplar, polimerik


29/146

15

nanoyaplar, silikon temelli nanoyaplar, karbon temelli nanoyaplar ve metalik nanoyaplar

olarak gruplandrlabilir. izelge 3.1,ila salnm uygulamalar iin aratrlmakta olan nano

lekteki materyalleri ve yaplar zetlemektedir.

izelge 3.1 Nano lekli ila salnm teknolojilerila Salnm Teknolojisi Materyaller Nanoyap Formlar

Biyolojik Lipidler

Peptidler

Nkleik Asitler

Polisakkaritler

Virsler

Kabarcklar,

Nanotpler,

Halkalar, Nanopartikller

Polimerik Poli(laktik asit)

Poli(glikolik asit)Poli(alkilsiyanoakrilat)

Poli(3-hidroksibtanoik asit)

Poli(organofosfazen)

Poli(etilen glikol)

Poli(kaprolakton)

Poli(etilen oksit)

Poli(amidoamin)

Poli(L-glutamik asit)

Poli(etilenimin)

Poli(propilen imin)

Kabarcklar,

Kreler,Nanopartikller,

Miseller,

Dendrimerler

Silikon Temelli Silikon

Silikon dioksit

Nanopartikller,

Nanoineler

Karbon Temelli Karbon Nanotpler,

Fullerenler

Metalik Altn

Gm

Paladyum

Platin

Nanopartikller,

Nanokabuklar


30/146

16

3.3 Biyolojik Nanoyaplar

Biyolojik dnyada nanoyaplar olduka oktur ve aratrmaclar bu biyolojik nanoyaplarn

fonksiyonelliini taklit etmenin yollarn gelitirmektedirler. Taramal prob maniplasyonu ve

fotokimyasal modelleme, biyolojik materyallerden nano yaplar oluturmakta kullanlan

biyolojik olmayan tekniklere rnek olarak verilebilir. Ayrca, nano yaplar yaratmak iin,

molekler self-assembly ve biyolojik agregasyon gibi biyolojik aktiviteleri taklit eden

teknikler kullanlr.

la salnm uygulamalar iin gelitirilen biyolojik nano yaplar; lipid nanotpleri, lipid

nanokrecikleri, lipid nanopartiklleri, lipid emlsiyonlar, sirkler peptidleri, kitosan, viral

nanopartiklleri ve nkleik asit nanoyaplar iermektedir. En ok aratrlan lipid

formlarndan biri lipozomdur ve bu ii bo kabarcklar ila molekllerinin hapsedilmesinde ve

salnmnda kullanlrlar. Ayrca ila salnm sresinin uzamasn salayan ok blmelilipozomlar da gelitirilmektedir. Salnm sistemleri iin gelitirilen ve aratrlmakta olan

biyolojik yaplar; genler, siRNA (small interfering RNA) ve byme hormonlarn kapsayan

biyolojik nano yaplara dayanmaktadr.

3.3.1 Lipozomlar

Lipozomlar fosfolipid katmanlarna dayanan kolloidal kabarck eklinde yaplardr ve

boyutlar 10nm-20m arasnda deiir. Bunlar son zamanlarda kontroll ila salnmda en

ok dikkat eken tayc sistemleridir. Lipozomlar fosfolipidler gibi doal bileenlerden

olumaktadr ve bimolekler yaprak yap eklinde hcresel membranlar modeli olarak

kullanlmaktadr.

Fosfolipidler sulu ortamda daldnda ierler, hidrate olurlar ve kendiliinden

multilamellar ekline girerler, concentric ift tabakal yaplar olutururlar. Bu sistemler

genellikle multilamellar lipozomlar olarak bilinmektedir. Bunlarn sonikasyonu veya solvent

ile seyreltilmesi, iinde sulu zelti bulunduran ufak tek tip lameller eklini almasn salar.

Lipozomlarn ilalar ve makropartikller iin tayc olarak kullanlmas mmkndr, nk

su ya da yada znr maddeleri iindeki sulu faza ya da ift tabakasnn iine alabilir.

Lipozomun fiziksel zellikleri pH deerine, iyonik kuvvete ve iki deerlikli katyonlarn

varlna baldr. Lipozomlarn birok ilac da kapsayan iyonik ve polar yapda maddeler

iin geirgenlii dktr, ancak scaklk ykseldike faz deiimine urarlar ve

geirgenlikleri artar. Bu durum sk jel yapdan gevek su yapsna gei gibidir. Konu edilen

durum spesifik bir scaklkta meydana gelmektedir. Liposomlarn hcrelerle etkileimi drt


31/146

17

farkl mekanizma ile gereklemektedir. Bunlar hcre iine alma, hcre yzeyine

adsorpsiyon, hcre zar ile kaynama (fusion) ve liposomal svlarn hcresel zarna transferi

eklinde sralanabilir. ou kez hangi mekanizmann etkili olduunu belirlemek zordur.

Son yllarda lipozomlarn hemen hemen her trl farmakolojik ajan gizleme yetenekleri,

ayrca ok ynllk ve zararsz olmalarndan dolay ila hareketini kontrol etmede gl

potansiyel bir yap olduklar anlalmtr.

ekil 3.4 Drt temel lipozom trnn ematik gsterimi(Storm vd.,1998)

3.3.1.1 Lipozomlarn la Tayc Olarak Kullanlma Nedenleri

Eritebilirlik: Lipozomlar damar ierisinde ynetimi olduka zor olan lipofilik ilalar

eritebilirler.

Koruma: Lipozom ile kaplanm ilalar metabolik enzimlere eriimsizdir. Enjeksiyonblgesindeki eritrositler veya dokular tam doz ilalara maruz kalmazlar.

Hareket sresi: Lipozomlar vcutta ilac yava yava salarak ila hareketini uzatr.

Ynlendirme potansiyeli: Hedefleme seenekleri, ilacn vcut ierisindeki dalm

dzenini deitirir.


32/146

18

Dahil edilebilirlik: Lipozomlar hcre tarafndan lipozom baml ilacn

kullanlabilmesi iin yutulabilirler veya endositoz edilebilirler. Lipid temelli yaplarn

her zaman lipozom olmas gerekmez, ayn mekanizma ile plazmid materyalleri hcre

ierisine sokma yeteneine sahiptir. Ykseltilebilirlik: Lipozomlar a formlasyonunda yardmc olarak kullanlabilirler.

ekil 3.5 la molekllerinin lipozom ierisinde kapsllenmesi

3.3.1.2 Lipozomlarn Biyolojik evre ile likisi

Hayvanlarda lipozomlarn damar ierisinde kontrol yoluyla yaplan ilk almalar

(Gregoriadis ve Ryman, 1972a; 1972b; Gregoriadis, 1973; Rahman, 1980) canl doku iindeki

lipozomal davranlar yneten baz prensipler tespit etmitir. rnein lipozomal enzimlerin

dolaan kanda gecikme sresi olduka fazla bulunmutur. Bu da dolam sistemindeki

taycnn yapsal btnlnn en azndan baz boyutlara kadar salanabildiini

gstermektedir.

Baz dokularn analizi, lipozomlar ve ieriklerinin en fazla karacier ve dalak makrofajlar

tarafndan, endositoz ile lizozomda sonlanacak ekilde toplandklarn gstermitir. Bu tip

bulgular (Gregoriadis, 1976; Poste, 1980) sistemin hcre ii evreye zellikle lizozomlara ila


33/146

19

salnm amacyla uygun olduu kavramn destekler. Ek olarak ilalar lizozomal membran

ierisinden dier hcre blmlerine girmek iin difuze olabilirler.

Son yllarda birok laboratuvar almas lipozomlarn ila iletim potansiyellerini aa

karmtr. Lipozomlarn canl sistemlerdeki davranlarnn temel ynleri, bu tr davranlar

iimize yarayacak ekilde ynlendirmenin yollar, tedavideki veya bir hastaln

nlenmesindeki potansiyel uygulama alanlar burada incelenecektir.

3.3.1.3 Lipozomlarn Tptaki Potansiyel Uygulamalar

Fagositik hcrelere ilalarn lipozomlarla iletilmesi, tedavi edici ve koruyucu tptaki birok

uygulama alann aa karmtr. Lipozom-ila tayc kavram ekillenmeden nce hatta

bu kavramn geliimi srasnda dier yabanc tayc sistemler fagosit iin kolay bir avd.

Ayrca snrl saydaki ilacn yerletirilebildii bu tr yabanc tayclar, ilalar verimli

olarak saklamakta ve onlar biyolojik bozunma gibi etkilerden korumakta zorlandklarndan,

bu tr tayc ila iftlerini hazrlamak glkler iermekteydi. Bu sebeple kapsaml olarak

benimsenmemilerdi. Tm bunlar olurken, lipozomlar bu engellerin hibirini iermiyorlard,

ayrca lipozomlarn ok ynll onlarn zerinde dier sistemler tarafndan hibir ekilde

eriilemeyecek modifikasyonlara izin veriyordu.

Retikloendotelyal sistemi etkileyen hastalklar arasnda, mikroorganizmalarn geliip

fagosite saldrd hastalklar nemlidir. Birok sayda antimikrobik ilacn varlna ramen

bunlarn ou ya toksiktirler ya da hcrenin ierisine ulaamazlar. Lipozomlarn antimikrobikila davrann optimize edebildii baz i-organ ve deri hastalklarnn baarl ekilde tedavi

edilebilmeleriyle gsterilmitir. Lipozom ierisindeki ila miktar dier durumlarda kullanlan

serbest dozaja gre olduka kktr. Ayrca uygun tasarmlarla lipozomlar kullanlarak

dihidrostreptomisin, gentamisin, amikasin ve kanamisin gibi antibiyotikler, serbest ilalarn

yapabildiinden daha etkili olarak eriim kazanabilmekte ve (Staphylococcus aureus, Brucella

abortus ve Listeria monocytogenes) gibi hcre ii organizmalar ldrebilmektedirler.

Lizozomda depo edilen istenmeyen materyallerin hcreden uzaklatrlmas iin ilalarn

hcre ii iletimi de lipozomlar tarafndan kolaylatrlr. lgili enzim varlnda daha kkbirimlere ayrlmas bloke edilen metabolik rnlerden, dokularda hastalk veya zehirlenme

sonucu biriken metallere kadar deien bu tr maddeler farkl verimlilikle uzaklatrlabilir.

Son yllarda fagosit-lipozom etkileimi, makrofajlar ve dier ldrc hcrelere kar tmr

hcresinin direncini yok etmek zere ortaya konmutur. Yaplan aratrmalar, lipozom

tarafndan tuzaa drlm lymphokinelerin veya muramyl dipeptidinin hayvansal


34/146

20

hcrelerde makrofajlar tmre kar aktive ederek tmr metastaslarn, tmr hcre

heterojenlii veya evriminden bamsz olarak, immunolojik bir mekanizma ile yktn

gstermitir. Bu nedenle lipozomal immunomodulatrler ile makrofaj aktivasyonu kanser

tedavisi iin bir model oluturmaktadr.

Lipozomlarn immunolojik yardmc olarak alarda kullanlmas tp asndan nemli

anlamlara sahip dier mit verici bir gelimedir. nsan ve hayvan alama programlarnn,

alama iin gerekli antijenlerin miktarn azaltmak veya daha gl immun yantlar

oluturmak iin gvenilir ve verimli bir yardmcya ihtiyac vardr. Ne yazk ki mevcut

yardmclar (bakteriyel endotoksinler, mineral absorbantlar, polielektrolikidler) toksiktirler,

verimsizdirler veya ksa sreli etkiye sahiptirler. eitli klinik almalar gstermitir ki

lipozomlar, dier yardmc maddelerin gsterdikleri yan etkileri gstermeden, hastalkla ilgili

viral ve bakteriyel antijenlere kar gl bir immunolojik yardmc olarak hareket

etmektedir. Bunlara rnek olarak difteri toxoidi, plazmodyum falsiparum antijenleri,

hepatit-B yzey antijenleri, kolera toksini, grip virs gibi antijen ve toksinleri sayabiliriz.

Lipozomlarn antikor cevabna neden olan mekanizmalar henz kesin olarak

bilinmemektedir ancak bu mekanizmann makrofajlar da kapsad kesindir. eitli sentetik

yardmc maddeler arasnda lipozomlar yapsal ve birleimsel esneklikleriyle esizdir. Bu

lipozomlarn canl dokudaki davranlarn etkili, immunolojik bir yardmc olarak kontrol

etmemizi salamaktadr.

3.3.1.4 Lipozomlarn Hedeflenmesi

Lipozomlarn doku ierisinde ila tayc olarak etkin kullanlmalar hcresel hedeflere

eriim ve hcresel hedeflerle etkileim gerektirmektedir. Retikloendotelyal sistemle ilgili

olarak enjekte edilen lipozomlara diren gsteren baz anormal hcre varl durumlarnda,

dier hcreler lipozomlarla seici olmayan, zayf bir ekilde etkileir. Yaplan almalarda

lipozomlarn spesifik hcrelere hedeflenmesinde tmr hcrelerine kar IgGnin ykseldii

ve lipozom ieren ila yzeyinde birleerek lipozomal tayc ve ieriinin ilgili hcre

tarafndan kavranmasna arabuluculuk ettii grlmtr. Lipozomlar veya karacierparankimali ve Kupffer hcrelerine zgn benzerlik gsteren glikozidleri kullanarak doku

ierisindeki lipozomlarn damar ierisine enjeksiyondan sonra hedeflenmesi mmkndr. Bu

tr deneylerin sonular, doku ierisindeki antikor davran tayan lipozomlarn taycya

eriilebilen hcreleri kapsayacak ekilde hedeflenebileceini ortaya koymutur. Bu inandrc

sonulara ramen, deney tpnde eitli yntemler ile antikorlarla kaplanan ve hedef


35/146

21

hcreler ile seici ekilde etkileime giren lipozomlarn, hangi faktrlerden etkilenerek seici

etki gsterdiine dair grler yok denecek kadar azdr. Doku ierisindeki optimal

hedeflemenin ancak ve ancak kanda ve apraz membranlardaki kararl lipozomlar tarafndan

yaplabilecei anlalmtr. Burada tartlan kantlar, lipid bileiminde dzgn ayarlamalar

yaplarak, znen madde tutulumu ve evrimdeki kabarck oran cinsinden daha ncedentanmlanan karakteristikte lipozomlarn retilebileceine iaret etmektedir. Bu ve elde edilmi

dier zellikler lipozomal ilalar ve verimlilii etkilemektedir.

ekil 3.6 Tmr hcresine balanm immunolipozomlar

3.4 Polimerik Nanoyaplar

Kontroll ila salnm, doal veya sentetik yapl bir polimerin bir aktif ajan ya da ilala, aktif

ajann nceden tasarlanm ekilde materyalden salnm gerekleecek biimde

birletirilmesiyle oluturulmaktadr. Aktif ajann salnm uzun bir periyot buyunca sabit ya da

evrimsel olabilir. Ayrca aktif madde salnm evresel faktrler veya harici bir tetikleyici

tarafndan desteklenebilir.

lalarn ve dier aktif ajanlarn salnmn kontrol etmek zere eitli materyaller

kullanlmaktadr. Balangta bu ama iin kullanlan polimerler biyolojik kullanmlarndan

ziyade uygun fiziksel zelliklerinden dolay seilmekteydi (Brannon,1997).

Bu seim yle yaplmaktadr;

Esneklik bakmndan Poli (retanlar)

Yaltkanlk bakmndan Poli (siloksanlar)

Fiziksel dayanm ve saydamlk bakmndan Poli(metil metakrilat)


36/146

22

Hidrofillik ve dayanm bakmndan Poli(vinil alkol)

Katlamama ve genleememe bakmndan Poli(etilen)

Sspansiyon yetenei bakmndan Poli( vinil pirolidon)

la salnm uygulamalar iin eitli sentetik ve doal polimerler incelenmitir. Eer polimer

insan vcudu tarafndan yokedilmiyorsa, ilacn tketiminden sonra vcuttan cerrahi olarak

uzaklatrlmaldr. Bu risk ve oklu-cerrahi maliyetlerinden kanmak amacyla biyolojik

olarak bozunabilen polimerler kullanlmas dnlmtr.

Kontroll ila salnm formlasyonlarnda materyalin baarl olarak kullanlabilmesi iin,

materyal; kimyasal olarak kararl olmal ve kirlilik iermemelidir. Ayrca, minimum

istenmeyen yalanma (yorulma) ve halihazrda ilevli olmak gibi uygun fiziksel zelliklere

sahip olmaldr (Brannon, 1997)

Kontroll ila salnmnda ve kontroll salnm iin yaplan almalarda kullanlan bazpolimerler unlardr:

Poli(2-hidroksi etil metakrilat)

Poli(N-vinil pirolidon)

Poli(metil metakrilat)

Poli(vinil alkol)

Poli(akrilik asid)

Poliakrilamid Poli(etilen-ko-vinil asetat)

Poli(etilen glikol)

Poli(metakrilik asid)

Kontroll ila salnmda kullanlmalar nedeniyle kapsaml olarak incelenen, zerinde

allan baz materyaller polivinilalkol, polietilenalkol ve polietilenkovinilasetattr. lacn

herhangi bir polimer aygttan salnm, difzyon kontrolldr. Ayrca son yllarda aratrmalar

biyolojik olarak bozunabilen polimer sistemlerin gelitirilmesine odaklanmtr. Bupolimerlerin biyolojik yap iindeki miktarlar giderek azalr. Bu sistemler genellikle hidroliz

yoluyla kk formll birimlere paralanr. ounlukla miktarca azalma ilemi polimerin

laktik aside veya glikolik aside dnmesi ile gerekleir. Bu asidler ise Krebs evrimi ile

azalmaktadr. lk almalar doal polimerlerin kullanlmasna ynelikti fakat son yllarda

aratrmalar biyobozunur zellikte polimerlerin sentezine ve kullanlmasna odakland. Bu


37/146

23

polimerlere rnek olarak polianhidridler, poliesterler, poliakrilik asidler ve poliretanlar

verilebilir. Bu materyaller zerinde yaplan kapsaml aratrmalar, vcuttaki miktarlarnn

hzla azalan polimerlerin gelitirilmesini salamtr. Matriksin bozunma hzn ve ila salnm

hzn kontrol ederek sistem kontrol altna alnabilir.

Tek polimerik sistem ieren tayclara ek olarak, aratrmaclar blok yapda kopolimerler

ieren tayc sistemler gelitirmeye almlardr. Bunlar iki veya daha fazla monomerin

polimerlemesinden olumaktadr. Hidrofilik ve hidrofobik monomerlerden oluan a

yapsna polimer miseller denir.

Bu miseller farkl ila molekllerini iine almak iin uygun niteliktedir. En dta bulunan

hidrofil tabaka ierii sulu ortamlarda oluabilecek saldrlardan korur. Misel tabanl

sistemlerin ou poli(etilen oksid)-b-polipropilen-b-poli (etilen oksid) 3l blok yapdadr.

Tokyo niversitesindeki bir inceleme aratrmasnda misellerin doxorubicin salnmnda

kullanlmas konusu allmtr.

Son zamanlarda, mide ve barsak ierisine salnm iin hidrojel tipi materyaller

tanmlanmtr. Hidrojeller fazla miktarda su emebilen ve hacm kolayca artan, ime zellii

olan hidrofil polimer yaplardr. Hidrojellerin fizikokimyasal zellikleri; kimyasal yapsna,

jel yapsna, apraz balanma derecesine, ierdii su miktarna ve hidrojeldeki suyun

durumuna baldr. zeltinin pH deerine bal olarak hidrojellerin iebilme ve

bzlebilme zellikleri aratrlmtr. Bu tr sistemler blge zgn ila salnmnda kullanlr,

ilalarn zgn gastro-intestinal alanlarna salnmnda yararldr. Geen yirmi yl boyunca

aratrmalar ncelikli olarak poliakrilik asid ieren hidrojel salnm sistemleri zerine

odaklanmtr. Bunlar emilimlerinin yksek olma zellikleri ve hidrojen ba oluumuyla

geni polimer alar oluturma yetenekleriyle bilinirler. Ek olarak bunlar mkemmel biyo-

yapkanlardr, bu nedenle gastro- intestinal alan dahilindeki mukozal astarlara uzun sre

tutunarak kapsle edilmi tbbi materyali yava yava brakrlar.

Son yllarda bu sistemlerin kullanld kontroll ila salnm formlasyonlar ve

polimerlerin rol konusu, salnm sresini arttrma dnda baka faydalar da salayacak

ekilde olduka kapsaml bir hal almtr. rnek olarak, son yllardaki kontroll salnm

sistemleri biyolojik evrede meydana gelen deiimlere bal olarak ila salnm

balatabilmekte veya salnm durdurabilmektedir. Ayrca belirli bir formlasyonla spesifik

blgelere ynlendirilen ve ilacn direkt spesifik blgeye salnmasn salayan tayclar da

mevcuttur (Brannon, 1997).


38/146

24

Polimer materyaller, biyouyumluluk ve biyobozunurluk gibi zellikler tayabildikleri iin

ila tayc olarak kullanlrlar. Polimer materyallerin fonksiyonel ve yapsal manipulasyonu

sayesinde, ila moleklleri polimer iinde birletirilebilir. lacn bir polimer ierisinde

hapsedilmesi veya kapsllenmesi, aktif ila moleklnn farmakokinetik davranlarnn daha

iyi ekilde kontrol edilmesini salar. la, zero-order kinetik profiline yakn olarak daha idealbir ekilde salnr. Zero-order kinetik profilinde, ilacn taycdan dar aknda daha sabit

bir denge sz konusudur. Bu farmakokinetik davran, salnm blgesindeki ila seviyelerini

daha uygun olarak korur. Buna kar, geleneksel oral ila salnm yntemleri genellikle first-

order salnm kinetiklerini takip eder. Bu kinetiklerde ila salnm hz, ila taycda kalan

ila miktar ile orantldr. Landgraf ve arkadalar, makro gzenekli kopolimer tayc ve

nano kanallar ieren mikro gzenekli kopolimer tayc kullanlarak, oral olarak alnan bir

anti inflamatuar ajann salnm kinetiklerini karlatrmlardr. Makro gzenekli ila tayc,

ilac balangta fazla miktarda salar ve first-order salnm kinetiklerini takip eder. Nanokanallara sahip mikro gzenekli ila taycnn ise, ilac dengeli olarak zero-order profiline

yakn bir ekilde sald gzlenmitir.

Polimer ile ilacn birletirilmesinde kullanlan teknikler; ayrma (sequestering), konjugasyon

ve misel oluumudur. Polimerlerden nanoyap oluturulmas; kalp replikasyon, kolloidal

litografi, yzeyler aras polimerizasyon, nano ktrme, oklu solvent emulsiyon

buharlatrma, nano basklama ve elektrodn (electrospinning) yntemleri aracl ile

baarlmaktadr.

Nano lekli ila tayclar iin; polialkil siyano akrilat, poli (3-hidroksibtanoik asit)

(PHB), poli (organofosfazen), poli (etilen glikol) (PEG), poli (kaprolakton) (PCL), poli (etilen

oksit) (PEO) ve PLA-PEG gibi kopolimerleri ieren dier polimerler aratrlmaktadr. PEG

gibi sentetik polimerler, daha kararl bir ila tayc yaratmak iin biyolojik materyallerin

kapsllenmesinde kullanlabilir. Hibrid ila tayclarna rnek olarak, gizli lipozom olarak

adlandrlan PEG ile kapl lipozom verilebilir. Geleneksel lipozomlar genellikle hzl bir

ekilde kandan temizlenirler. PEG kaplamal gizli lipozomlar, uzun sreli sirklasyon

zamanlarna sahip olabilirler. Uzun sreli sirklasyon ardndaki mekanizmalar halenaratrlmaktadr. Ek olarak, tabletlerin hidroksipropil metilselloz ftalat (HPMCP)

nanopartikller ile kaplanmasnda olduu gibi, polimerler ila tayclarn salnm

karakteristiklerinin arttrlmasnda kullanlmaktadr. ekil 3.7de gsterildii gibi,

nanopartikl kapl tabletler, partikl boyutu azaldka salnm hznda bir azalma ve zero-

order salnm kinetiklerine doru bir gei gsterirler.


39/146

25

ekil 3.7 HPMCP nanopartikl boyutunun kapl diklofenak tabletlerinin salnm davranzerindeki etkisi (Hughes, 2005)

ekil 3.7de yer alan nanopartikl boyutlar u ekildedir:

3.4.1 Biyolojik Olarak Bozunabilen Polimerlere Dayanan Salnm Sistemleri

Son yllarda, medikal uygulamalar iin tasarlanm polimerler kontroll salnm arenasna da

girmitir. Bu materyallerin ou vcut dahilinde bozunmaya urayacak ekilde tasarlanmtr.

Bunlardan bazlar yle sralanabilir:

Polilaktidler

Poliglikolidler

Poli(laktid-ko-glikolidler)

Polianhidridler

Poliortoesterler

Polilaktidler ve poliglikolidler orijinal emilebilir zellik tayan materyal olarak

kullanlmlardr ve kontroll ila salnmnda bu polimerlerle almak doal bir adm

olmutur. Bu bozunabilen polimerlerin en byk avantaj, bozunmadan sonra biyolojik


40/146

26

olarak kabul edilebilir molekllere ayrlabilmeleri ve bu molekllerin normal metabolik

yollarla vcuttan uzaklatrlabilmeleridir.

Genellikle polilaktik asit (PLA), poliglikolik asit (PGA) veya PLA ve PGAin

kopolimerinden oluan biyobozunur polimerik nanopartikller; proteinlerin ve genlerin,

alarn, antikanser ilalarnn, okler ilalarn ve sitokinlerin salnm iin aratrlmaktadr.

Biyolojik olarak bozunabilen polimerlerin ou, polimer zincirlerinin hidroliz sonucu kk

paralara ayrlarak bozunmas ynnde tasarlanmtr. Baz durumlarda rnein polilaktidler,

poliglikolidler ve onlarn kopolimerleri, laktik asid veya glikolik aside ayrlp Krebs

dngsne girerler ve daha ileri aamalarda karbondioksid ile suya paralanrlar. Bozunma

polimerin matriks yaps boyunca dzgn olarak gerekleir ve tm polimer hidroliz olur.

Baz polimerlerde (polianhidridler ve poliortoesterler) ise bozunma sadece polimerin

yzeyinde ortaya kabilir ve bu tr sistemlerde salnm hz ile yzey alan doru orantldr

(Brannon,1997).

ekil 3.8 (a) Hacim bozunmal sistemlerden ila salnm, (b) Yzey bozunmal sistemlerden

ila salnm


41/146

27

ekil 3.9 Biyolojik olarak bozunabilen partikller(60:40,lactide:glycolide PLGA)

Biyolojik bozunma sonucu oluan maddeler tamamen test edilmelidir. nk orijinal

materyalin biyolojik olarak bozunmasn etkileyen birok faktr mevcuttur. Bu faktrlerin en

nemlileri aada gsterilmitir (Brannon, 1997).

Polimerlerin biyolojik bozunmasn etkileyen faktrler unlardr:

Kimyasal yap

Kimyasal kompozisyon

Polimer yapda tekrarlanan birimlerin dalm

yonik gruplarn varl

Beklenmedik birimlerin veya noksan zincirlerin varl

Konfigrasyonu

Molekl arl

Molekl arl dalm

Morfoloji

Dk molekl arlkl bileenlerin varl

leme artlar

Sertleme


42/146

28

Sterilizasyon sreci

Depolama sreci

ekil

Uygulanma blgesi

Adsorbe ve absorbe edilen bileenler( su, yalar, iyonlar)

Fizikokimyasal etkenler (iyon deiimi, iyonik dayanm, pH)

Fiziksel etkenler (ekil ve boyut deiimleri, difzyon katsaylarnda deiimler,

gerilim ve zc tetiklemeli yarlma)

Hidroliz mekanizmas (enzimlere kar su)

3.4.2 Hidrojeller

Polimer jeller "Uyar-cevap polimerleri, akll polimerler ya da akll jeller" olarak

adlandrlan uzun zincirli molekllerin d ortamdan gelen eitli uyarlara kar ierek ya da

bzerek cevap verebilmeleri esasna dayanrlar.

ok sayda monomer birimlerin bir araya gelmesiyle polimer zincirleri elde edilir. Polimerler

dz zincirli olabilecei gibi dallanm yapda olabilirler. Polimer ana zincirine balanm yan

dallarn, baka bir ana zincire balanmasyla apraz bal, dallanm polimerler oluur.

Dallanmann olmas polimerin znrln azaltr. apraz bal yaplarsa znmeyip

zcy emerek ierler. Eer apraz bal polimerler su ortamnda ierse buna jel ya da

hidrojel denir.


43/146

29

ekil 3.10 Hidrojel yaps

Hidrojeller boyutlu suda iebilen apraz bal polimerik yaplardr. Bir ya da daha oksayda monomerin polimerizasyon reaksiyonu ile hazrlanrlar. Ana zincirler arasnda hidrojen

balar veya van Der Waals balar gibi balanmalar etkilidir. Hidrojeller tbbi uygulamalar

asndan sahip olduklar stn zellikler nedeniyle son otuz yldr ilgi oda

durumundadrlar.

ekil 3.11 Hidrojelde yer alan balar

Hidrojeller kimyasal yaplarna gre drde ayrlmaktadrlar[3];

1-Hopolimer hidrojeller

2-Kopolimer hidrojeller

3-oklu polimer hidrojeller


44/146

30

4-IPN(interpenetrating) hidrojeller

Ksaca aklanrsa;

Hopolimer hidrojel : Tek bir hidrofilik monomerin apraz balanmasyla olumu yaplardr.

Kopolimer Hidrojel : ki monomerin apraz balanmasyla oluur. Ancak monomerlerden

birinin hidrofilik yapda olmas gerekir.

oklu Polimer Hidrojelleri: ki yada daha fazla sayda komonomerin reaksiyonu ile oluur.

IPN hidrojeller : apraz bal iki polimerik rgnn fiziksel olarak birlemesiyle oluur.

rnein polioksietilen ve poliakrilik asidden hazrlanan IPN yaplar mevcuttur. nce apraz

bal polioksietilen hazrlanr, sonra bu rg akrilik asid, balatc ve apraz balayc ieren

karmda iirilirken polimerizasyon olur.

Hidrojeller fiziksel yaplarna gre de e ayrlmaktadr;

a. Amorf hidrojeller : Makromolekl zincirleri geliigzel yerlemitir.

b. Yarkristal hidrojeller: Yap ierisinde makromolekl zincirlerinin dzenli yerletii youn

ksmlar(kristalit) mevcuttur.

c. Hidrojen bal yaplar: boyutlu yap hidrojen balaryla olumutur.

D evrede meydana gelen pH, scaklk, iyonik iddet, zc bileimi, elektrik alan,

magnetik alan deiimlerine kar ime ya da bzme tepkimesi verebilen hidrojellere akll

jel (uyar-cevap polimerleri, akll polimerler) denir. Uyar-cevap polimerlerinin kullanm

alanlar yle zetlenebilir[3]:

Kontakt lens, biyosensrler iin membran yapay kalp ve yapay deri materyalleri

Molekler ayrma sistemleri, jel bazl hareketlendiriciler, vanalar, ila ve dier

maddelerin kontroll salnm sistemleri,

Robotik aletler iin yapay kas, geri dngl adsorbantlar, kaplamalar

Aratrmaclar zellikle spesifik ila salnm problemlerini zebilecek materyaller diza

Bsa Dekstran Sulfat Komplekslerinin Olusumu Ve Karakterizasyonu the Formation and Character is at...

Documents

Transcript of Bsa Dekstran Sulfat Komplekslerinin Olusumu Ve Karakterizasyonu the Formation and Character is at...