Kardiyovasküler Sistem Rahatsızlıklarının Teşhis ve Tedavisinde Kullanılmak Üzere Yeni Nesil Nanotaşıyıcıların Geliştirilmesi

Abstract

Damar daralma veya tıkanmaları ile ortaya çıkan kardiyovasküler sistem rahatsızlıkları, insanların yaşam kalitesini olumsuz yönde etkileyen ve ölümcül sonuçları olan en önemli rahatsızlıklardan biridir. Bu rahatsızlıkların erken dönemde teşhis edilebilmesi çoğunlukla tedavi etkinliğinin artmasına hatta hastanın hayatının kurtarılmasında etkili olabilmektedir. Kardiyovasküler rahatsızlıkların geç dönemde fark edilmesi; hastanın kalp krizi, beyin kanaması geçirmesi gibi çok ciddi ölümcül olaylarla sonuçlanabilmektedir. Bugün halen daha kullanılmakta olan bir takım teşhis ve tanı sistemleriyle bu hastalıkların olabildiğince zamanında fark edilebilmesi her ne kadar mümkün olsa da; bu sistemlerin uygulanışı sırasında, hastaya enfeksiyon bulaşma riskinin yüksek olması, hastanın uygulanan girişimsel yöntemden rahatsızlık duyması ve de en önemlisi bu sistemlerin, hastalık belli bir düzeye ulaşmadan doğru bulguların elde edilememesi gibi dezavantajları bulunmaktadır. Nanotıp alanında yapılan çalışmaların önemli bir bölümünü, erken teşhise olanak sağlayan, yüksek hassasiyete ve dokuya hedeflenebilir özelliklere sahip nanomateryallerin geliştirilmesi oluşturmaktadır. Bu nedenle, özellikle son yıllarda dikkatleri çeken nanoteknoloji ve nanotıp alanında yapılan çalışmalar sayesinde, birçok sağlık alanında olduğu gibi aterosklerotik koroner damar rahatsızlıklarının erken dönem teşhis ve tedavisinde ilerleme kaydedilmesi, yeni ufukların açılması mümkün olabilecektir. Sunulan tez çalışması kapsamında da belirtilen nanoteknoloji ve nanotıp uygulamalarının bir örneği olarak manyetik özelliklere sahip ve yüzeyleri damar daralma veya tıkanmalarının olduğu bölgeleri tanıma yeteneğine sahip olan biyomoleküller (ligandlar) ile donatılmış olan polimerik nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu ile bu nanopartiküllerin in vitro - in vivo çalışmalarının yapılması amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak üzere öncelikle boyları yaklaşık olarak 15-20 nm dolayında olan demir oksit nanopartikülleri hazırlanmıştır. Ayrıca, bu nanopartikülleri bünyesinde bulunduran 150-250 nm aralığında, kendine has özelliklere sahip kitosan (CS), kitosan türevi suda çözünme yeteneğine sahip karboksimetil kitosan (CMCS) ve poliester yapısındaki polihidroksibütirat ile polisakkarit yapısındaki karboksimetil kitosan içeren polihidroksibütirat-karboksimetil kitosan (PHB-CMCS) polimerik nanopartikülleri hazırlanmış ve karakterizasyonları yapılmıştır. Bu malzemeler kullanılarak hazırlanan nanotaşıyıcıların morfolojik özelliklerinin belirlenmesinde taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılmıştır. Partiküllerin boyut analizi içinse Zeta-Sizer cihazı kullanılmıştır. Hazırlanan manyetik özelliğe sahip olan ve olmayan nanopartiküller karakterize edildikten sonra referans ligand olan IgG-1 ile etkileştirilmiştir. Elde edilen % ligand bağlanma verimlilikleri kıyaslandığında, PHB-CMCS polimeri ile hazırlanmış manyetik nanopartiküllerin % ligand bağlanma verimliliğinin fazla olması nedeni ile deneysel çalışmalara bu partiküllerle devam edilmiştir. Daha sonra, Anneksin-5 ve Anneksin-1 ligandları ile etkileştirilen manyetik PHB-CMCS nanopartiküllerin, % ligand bağlanma verimlilikleri hesaplanmıştır. Yapılacak hayvan deneyleri için nanopartiküllerin hücresel anlamda seçicilikleri ve sitotoksisite testleri in vitro olarak gerçekleştirilmiştir. Buradan alınan neticelere göre; daha az toksisite gösteren ve yüksek bağlanma oranına sahip olan Anneksin-5 ve IgG-1 ligandları ile fonksiyonlleştirilmiş PHB-CMCS manyetik partiküllerin hayvan deneylerinde kullanılmasına karar verilmiştir. Tez çalışmasının son basamağında ise, yüzeyleri ligandlar ile fonksiyonelleştirilmiş PHB-CMCS nanopartiküllerin etkinliği in vivo olarak test edilmiştir. Nanopartiküllerin vücut içi aterosklerotik plak etkileşimlerinin araştırılması amacı ile 30 tanesi %1 yağlı diyet ile beslenen, 6 tanesi normal sıçan yemi ile beslenen toplam 36 adet sekiz haftalık Wistar albino ırkı sıçana manyetik nanopartikül enjeksiyonu gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyonun yapıldığı 1. gün ve sonrasındaki 3. gün hayvanların aort incelemeleri için MRI görüntüleri alınmış ve bu görüntülerde ligandlarla fonksiyonelleştirilmiş manyetik PHB-CMCS nanopartiküllerin istenilen aterosklerotik bölgede görüntüleri elde edilmiştir. Yapılan bu çalışma, 110S181 Nolu `'Kardiyovasküler Sistem Rahatsızlıklarının Teşhis ve Tedavisinde Nanoteknolojik Yaklaşımlar'' adlı TÜBİTAK Ar-Ge Projesi desteğiyle hazırlanmıştır.