ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar

•Download as PPTX, PDF•
•
N
Necla YÜCEL

Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar

Convert to study materialsBETA

Transform any presentation into ready-made study material—select from outputs like summaries, definitions, and practice questions.

1 of 26
Download to read offline
Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar Yük. Müh. Necla YÜCEL İstanbul Medeniyet Üniversitesi, Nanobilim ve Nanomühendislik Yüksek Lisans Programı neclayucel.ny@gmail.com
Nano-teknoloji • Malzemeler nano (1-100 nm) mertebesinde farklı davranışlar sergilemektedir. • Normal koşullarda ışığı ve elektriği iletmeyen maddeler, nano büyüklükte tam tersi özellikler kazanabilmektedir. • Nano mertebesinden ilk bahseden ünlü bilim insanı Richard Philip Feynman’dır. • Bu teknolojinin en çok kullanılan alanlardan biri tıptır. Hastalıkların teşhis ve tedavisinde önemli avantajlar oluşturmaktadır.
 Nanomateryaller, onkoloji uygulamaları için ideal olan çeşitli karakteristik özelliklere sahiptir. • Özellikle “tümörlerde tercihli bir birikim ve normal dokuda az dağılım" özellikleri, nanomateryalleri diğer küçük moleküllerden daha avantajlı konuma geçirmiştir.
Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies. https://nanoteknoloji.org/tag/nano-malzemeler-ders-notlari/
Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies.
Radyoterapi ve Np’ler • Kullanılan nanopartiküller iki şekilde etki gösterebilir: 1. Elektromanyetik ışıma altında tek başlarına kanser hücrelerini öldürecek şekilde aktive edilebilirler. 2. Taşıdıkları kimyasalların kanser hücrelerinde birikmesini sağlayarak radyoterapinin etkinliğini arttırabilirler.
Au np Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies.
Çoğu kanser hücresi, hücre membranlarının dış yüzüne genişçe yayılmış bulunan “Epidermal Gelişme Faktörlü Reseptör (EGFR)” olarak bilinen bir proteine sahiptir. Buna karşın, sağlıklı hücreler tipik olarak bu proteini üretemezler. Araştırmacılar, söz konusu bu EGFR proteinine karşı antikorlara “anti-EGFR” olarak adlandırılan altın nano-taneciklerin bağlanması ile kanser hücrelerine karşı bir silah geliştirmişlerdir.
Altın nano-tanecikler, kanser hücrelerini saptar ve onları parlak hale getirirler. Bu altın nano-tanecikler; güçlü absorplayıcı olmaları, ışık kararlılığına sahip, zehirleyici etkisi olmayan, antikorlara ya da proteinlere kolay bağlanabilme özelliğinde ve ayarlanabilir optik özelliklere sahip olmaları sebebiyle tercih edilmektedir.
Nano mertebesinde Au ile kanser tedavisi Nano-kapsül-Au nano-kabuk (nanoshell) • İlaç molekülleri,altın nano-kapsüllerin içine yerleştirilir. Kapsüllerin yüzeyindeki nanometrik çaptaki delikler akıllı polimerlerle kaplanır. İçi ilaç dolu nano-kapsüller hedef kanser hücresine gönderildikten sonra, kızılötesi ışınlar kullanarak ısıtılır. Böylece polimerlerle kapatılan delikler açılarak kapsül içindeki ilaç ortama salınır. • Ayrıca;Işığın salınmasıyla beraber içinizde yeni yeni gelişmeye başlayan tümörün net şekli, konumu ve boyutları bir bilgisayar ekranında görüntülenir. Huang, Xiaohua, et al. "Cancer cell imaging and photothermal therapy in the near-infrared region by using gold nanorods." (2006)
Titanium peroxide NPs Nakayama, Masao, et al. "Titanium peroxide nanoparticles enhanced cytotoxic effects of X-ray irradiation against pancreatic cancer model through reactive oxygen species generation in vitro and in vivo.’’ (2016)
Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar
CNT Karbon nanomlzemeler mükemmel biyouyumluluk, yeterli yüzey alanı- hacim oranı, iyi termal iletkenlik ve kimyasal modifikasyon sonrası sert yapısal özelliklere sahiptir. Anti-tümör ilaçları veya genetik materyalleri içinde barındırarak güvenli bir şekilde kanser hücrelerine taşıyıp ve verimli bir şekilde aktarılabilmektedirler.
Fluorescence images of cells incubated with (a) DOX-FA-CHI/ALG- SWCNTs (20 μg/mL), (b) DOX-CHI/ALG-SWCNTs (20 μg/mL), (c) FA for 2 h followed by DOX-FA-CHI/ALG-SWCNTs (20 μg/mL), and (d) free DOX (50 μg/mL) at 37 °C for 1 h. Zhang, et al.(2009). Targeted delivery and controlled release of doxorubicin to cancer cells using modified single wall carbon nanotubes.
Dendrimerler • dallanmış bir 3B mimari ile karakterize edilir • İlaçları ve gen moleküllerini basit elektrostatik etkileşimler, enkapsülasyonlar ve kovalent konjugasyonlar yoluyla yükleyebilirler. • Dendrimerlerin çeşitliliği fonksiyonel gruplarla sağlanmaktadır. • Dallanma birimleri ise, dendrimerlerin tekrarlı şekilde büyümesini sağlamaktadır. • Dendrimerlerin iç kısmında bulunan boşluğa etkin maddenin enkapsülasyonu mümkündür.
Liu, Y., et al (2015). Lipid-dendrimer hybrid nanosystem as a novel delivery system for paclitaxel to treat ovarian cancer.
Nanojeller • Polimerik yapıda olup, spesifik polianyonlarla katyonik polimerlerin bağlanması yada polimerlerin çapraz bağlanması ile oluşan, şişme özelliğine sahip, ağsı yapıda sistemlerdir. • pH'a duyarlı nanogeller EPR etkisi ile tümör dokularında biriktirildikten sonra, hücre dışı sıvılarda (pH 6.8) veya hücre alımından sonra, kanser hücrelerinde asidik endozomlarda ve lizozomlarda (pH 4.5-6.5) ilaçları serbest bırakırlar.
 ilaç yüklenmiş nanojeller, ile serbest formda ilaca maruz bırakılan M21 hücrelerinin etki mekanızması incelenmiştir.  İlaç Yüklü nanojellerin daha yüksek etki gösterdiği saptanmıştır.
Silica np • Kumun önemli bir bileşeni olan silika, biyolojik sistemlerdeki uyumluluğu ile bilinir. Son birkaç on yılda çok çeşitli silika bazlı nanoyapılar sentezlenmiş ve farklı uygulamalarda kullanılmıştır • Silika NP'lerin partikül boyutu, şekli, gözenekliliği ve yüzey kimyası sentez işlemi sırasında başarılı bir şekilde kontrol edilebilir. Özel bir nanoyapıya sahip silika bazlı NP'lerin kanser tedavileri için çeşitli antitümör ajanları kapsüllemek için kullanılabileceği bulunmuştur. Arriagada, F., et al (2019). Silica-based nanosystems for therapeutic applications in the skin.
• Akciğer kanseri ve diğer bazı kanser tedavilerinde yaygın kullanılan fakat sağlıklı dokuyu da etkilediği bilinen sisplatin adlı kemoterapi ilacı uygulanmıştır. • Nanotaşıyıcılar ile sisplatini sadece tümör içine gönderebilmeyi başarmışlardır. • Bu yöntem ile tümör dokusunda ilaç etkinliğinin, ilaçların kendi başına kullanıldığı zamana kıyasla 10-25 misli daha büyük olduğu görülmüştür. sisplatin Lung cancer Lungs
• Meme kanseri hücrelerinin %20'si anormal seviyede yüksek HER2 (insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2) aktivitesine sahiptir. Yüksek HER2 reseptör aktivitesi, kanser hücrelerinin kontrolsüz büyümesine sebep olur ve kötü prognoz (hastalık gidişatı) ile ilişkilidir. • Yapılan çalışmalarda HER2 reseptörünü tanıyan ve bağlanan aptamer (kısa bir DNA sekansı) geliştirilmiştir. Bu aptamer HER2 reseptörüne bağlandıktan sonra HER2'nin lizozom adı verilen organellerde parçalanmasını sağlamaktadır. Ancak aptamerler serum içerisinde stabil olmaması sebebiyle uzun süre etkisini gösterememektedir.
• Bunun önüne geçmek için, aptamerleri DNA nanotaneciklere ekleyerek aptamer biyostabilitesi ve anti-kanser etkisi analiz edilmiştir. • DNA nanorobotlar, monoklonal antikorlara göre daha ucuz ve kolay elde edilir.
Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar
Sonuç olarak • Nanoteknolojideki gelişmelere paralel olarak, tıbbi uygulamalarda spesifik hedeflemelerde kullanılacak çok fonksiyonlu nanomalzemeler ortaya çıkmıştır. • Tıbbi araştırmalar, kanser hastalığına yönelik geleneksel tanı ve tedavi ile ilgili yan etkileri azaltmak için yeni stratejiler geliştirmektedir.
ձşü
Referanslar • van Rijt, Sabine H., et al. "Protease-mediated release of chemotherapeutics from mesoporous silica nanoparticles to ex vivo human and mouse lung tumors." ACS nano 9.3 (2015): 2377-2389. • https://www.drozdogan.com/akciger-kanserinde-tumoru-hedef-alan-yeni-bir-silah- nanotanecikler/ • Ma, W., Zhan, Y., Zhang, Y., Shao, X., Xie, X., Mao, C., … Lin, Y. (2019). An Intelligent DNA Nanorobot with in Vitro Enhanced Protein Lysosomal Degradation of HER2. Nano Letters, 19(7), 4505–4517. doi:10.1021/acs.nanolett.9b01320 • https://www.drozdogan.com/dna-nanorobotlar-her2-pozitif-meme-kanseri/ • Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies. Nanotechnology Reviews, 6(5), 473-496. • Vivero-Escoto, J. L., Huxford-Phillips, R. C., & Lin, W. (2012). Silica-based nanoprobes for biomedical imaging and theranostic applications. Chemical Society Reviews, 41(7), 2673-2685. • Murphy, E. A., Majeti, B. K., Mukthavaram, R., Acevedo, L. M., Barnes, L. A., & Cheresh, D. A. (2011). Targeted Nanogels: A Versatile Platform for Drug Delivery to Tumors. Molecular Cancer Therapeutics, 10(6), 972–982. doi:10.1158/1535-7163.mct-10-0729

More Related Content

Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar

  • 1. Kanserin tanı ve tedavisinde kullanılan nanoteknolojik yaklaşımlar Yük. Müh. Necla YÜCEL İstanbul Medeniyet Üniversitesi, Nanobilim ve Nanomühendislik Yüksek Lisans Programı neclayucel.ny@gmail.com
  • 2. Nano-teknoloji • Malzemeler nano (1-100 nm) mertebesinde farklı davranışlar sergilemektedir. • Normal koşullarda ışığı ve elektriği iletmeyen maddeler, nano büyüklükte tam tersi özellikler kazanabilmektedir. • Nano mertebesinden ilk bahseden ünlü bilim insanı Richard Philip Feynman’dır. • Bu teknolojinin en çok kullanılan alanlardan biri tıptır. Hastalıkların teşhis ve tedavisinde önemli avantajlar oluşturmaktadır.
  • 3.  Nanomateryaller, onkoloji uygulamaları için ideal olan çeşitli karakteristik özelliklere sahiptir. • Özellikle “tümörlerde tercihli bir birikim ve normal dokuda az dağılım" özellikleri, nanomateryalleri diğer küçük moleküllerden daha avantajlı konuma geçirmiştir.
  • 4. Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies. https://nanoteknoloji.org/tag/nano-malzemeler-ders-notlari/
  • 5. Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies.
  • 6. Radyoterapi ve Np’ler • Kullanılan nanopartiküller iki şekilde etki gösterebilir: 1. Elektromanyetik ışıma altında tek başlarına kanser hücrelerini öldürecek şekilde aktive edilebilirler. 2. Taşıdıkları kimyasalların kanser hücrelerinde birikmesini sağlayarak radyoterapinin etkinliğini arttırabilirler.
  • 7. Au np Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies.
  • 8. Çoğu kanser hücresi, hücre membranlarının dış yüzüne genişçe yayılmış bulunan “Epidermal Gelişme Faktörlü Reseptör (EGFR)” olarak bilinen bir proteine sahiptir. Buna karşın, sağlıklı hücreler tipik olarak bu proteini üretemezler. Araştırmacılar, söz konusu bu EGFR proteinine karşı antikorlara “anti-EGFR” olarak adlandırılan altın nano-taneciklerin bağlanması ile kanser hücrelerine karşı bir silah geliştirmişlerdir.
  • 9. Altın nano-tanecikler, kanser hücrelerini saptar ve onları parlak hale getirirler. Bu altın nano-tanecikler; güçlü absorplayıcı olmaları, ışık kararlılığına sahip, zehirleyici etkisi olmayan, antikorlara ya da proteinlere kolay bağlanabilme özelliğinde ve ayarlanabilir optik özelliklere sahip olmaları sebebiyle tercih edilmektedir.
  • 10. Nano mertebesinde Au ile kanser tedavisi Nano-kapsül-Au nano-kabuk (nanoshell) • İlaç molekülleri,altın nano-kapsüllerin içine yerleştirilir. Kapsüllerin yüzeyindeki nanometrik çaptaki delikler akıllı polimerlerle kaplanır. İçi ilaç dolu nano-kapsüller hedef kanser hücresine gönderildikten sonra, kızılötesi ışınlar kullanarak ısıtılır. Böylece polimerlerle kapatılan delikler açılarak kapsül içindeki ilaç ortama salınır. • Ayrıca;Işığın salınmasıyla beraber içinizde yeni yeni gelişmeye başlayan tümörün net şekli, konumu ve boyutları bir bilgisayar ekranında görüntülenir. Huang, Xiaohua, et al. "Cancer cell imaging and photothermal therapy in the near-infrared region by using gold nanorods." (2006)
  • 11. Titanium peroxide NPs Nakayama, Masao, et al. "Titanium peroxide nanoparticles enhanced cytotoxic effects of X-ray irradiation against pancreatic cancer model through reactive oxygen species generation in vitro and in vivo.’’ (2016)
  • 13. CNT Karbon nanomlzemeler mükemmel biyouyumluluk, yeterli yüzey alanı- hacim oranı, iyi termal iletkenlik ve kimyasal modifikasyon sonrası sert yapısal özelliklere sahiptir. Anti-tümör ilaçları veya genetik materyalleri içinde barındırarak güvenli bir şekilde kanser hücrelerine taşıyıp ve verimli bir şekilde aktarılabilmektedirler.
  • 14. Fluorescence images of cells incubated with (a) DOX-FA-CHI/ALG- SWCNTs (20 μg/mL), (b) DOX-CHI/ALG-SWCNTs (20 μg/mL), (c) FA for 2 h followed by DOX-FA-CHI/ALG-SWCNTs (20 μg/mL), and (d) free DOX (50 μg/mL) at 37 °C for 1 h. Zhang, et al.(2009). Targeted delivery and controlled release of doxorubicin to cancer cells using modified single wall carbon nanotubes.
  • 15. Dendrimerler • dallanmış bir 3B mimari ile karakterize edilir • İlaçları ve gen moleküllerini basit elektrostatik etkileşimler, enkapsülasyonlar ve kovalent konjugasyonlar yoluyla yükleyebilirler. • Dendrimerlerin çeşitliliği fonksiyonel gruplarla sağlanmaktadır. • Dallanma birimleri ise, dendrimerlerin tekrarlı şekilde büyümesini sağlamaktadır. • Dendrimerlerin iç kısmında bulunan boşluğa etkin maddenin enkapsülasyonu mümkündür.
  • 16. Liu, Y., et al (2015). Lipid-dendrimer hybrid nanosystem as a novel delivery system for paclitaxel to treat ovarian cancer.
  • 17. Nanojeller • Polimerik yapıda olup, spesifik polianyonlarla katyonik polimerlerin bağlanması yada polimerlerin çapraz bağlanması ile oluşan, şişme özelliğine sahip, ağsı yapıda sistemlerdir. • pH'a duyarlı nanogeller EPR etkisi ile tümör dokularında biriktirildikten sonra, hücre dışı sıvılarda (pH 6.8) veya hücre alımından sonra, kanser hücrelerinde asidik endozomlarda ve lizozomlarda (pH 4.5-6.5) ilaçları serbest bırakırlar.
  • 18.  ilaç yüklenmiş nanojeller, ile serbest formda ilaca maruz bırakılan M21 hücrelerinin etki mekanızması incelenmiştir.  İlaç Yüklü nanojellerin daha yüksek etki gösterdiği saptanmıştır.
  • 19. Silica np • Kumun önemli bir bileşeni olan silika, biyolojik sistemlerdeki uyumluluğu ile bilinir. Son birkaç on yılda çok çeşitli silika bazlı nanoyapılar sentezlenmiş ve farklı uygulamalarda kullanılmıştır • Silika NP'lerin partikül boyutu, şekli, gözenekliliği ve yüzey kimyası sentez işlemi sırasında başarılı bir şekilde kontrol edilebilir. Özel bir nanoyapıya sahip silika bazlı NP'lerin kanser tedavileri için çeşitli antitümör ajanları kapsüllemek için kullanılabileceği bulunmuştur. Arriagada, F., et al (2019). Silica-based nanosystems for therapeutic applications in the skin.
  • 20. • Akciğer kanseri ve diğer bazı kanser tedavilerinde yaygın kullanılan fakat sağlıklı dokuyu da etkilediği bilinen sisplatin adlı kemoterapi ilacı uygulanmıştır. • Nanotaşıyıcılar ile sisplatini sadece tümör içine gönderebilmeyi başarmışlardır. • Bu yöntem ile tümör dokusunda ilaç etkinliğinin, ilaçların kendi başına kullanıldığı zamana kıyasla 10-25 misli daha büyük olduğu görülmüştür. sisplatin Lung cancer Lungs
  • 21. • Meme kanseri hücrelerinin %20'si anormal seviyede yüksek HER2 (insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2) aktivitesine sahiptir. Yüksek HER2 reseptör aktivitesi, kanser hücrelerinin kontrolsüz büyümesine sebep olur ve kötü prognoz (hastalık gidişatı) ile ilişkilidir. • Yapılan çalışmalarda HER2 reseptörünü tanıyan ve bağlanan aptamer (kısa bir DNA sekansı) geliştirilmiştir. Bu aptamer HER2 reseptörüne bağlandıktan sonra HER2'nin lizozom adı verilen organellerde parçalanmasını sağlamaktadır. Ancak aptamerler serum içerisinde stabil olmaması sebebiyle uzun süre etkisini gösterememektedir.
  • 22. • Bunun önüne geçmek için, aptamerleri DNA nanotaneciklere ekleyerek aptamer biyostabilitesi ve anti-kanser etkisi analiz edilmiştir. • DNA nanorobotlar, monoklonal antikorlara göre daha ucuz ve kolay elde edilir.
  • 24. Sonuç olarak • Nanoteknolojideki gelişmelere paralel olarak, tıbbi uygulamalarda spesifik hedeflemelerde kullanılacak çok fonksiyonlu nanomalzemeler ortaya çıkmıştır. • Tıbbi araştırmalar, kanser hastalığına yönelik geleneksel tanı ve tedavi ile ilgili yan etkileri azaltmak için yeni stratejiler geliştirmektedir.
  • 26. Referanslar • van Rijt, Sabine H., et al. "Protease-mediated release of chemotherapeutics from mesoporous silica nanoparticles to ex vivo human and mouse lung tumors." ACS nano 9.3 (2015): 2377-2389. • https://www.drozdogan.com/akciger-kanserinde-tumoru-hedef-alan-yeni-bir-silah- nanotanecikler/ • Ma, W., Zhan, Y., Zhang, Y., Shao, X., Xie, X., Mao, C., … Lin, Y. (2019). An Intelligent DNA Nanorobot with in Vitro Enhanced Protein Lysosomal Degradation of HER2. Nano Letters, 19(7), 4505–4517. doi:10.1021/acs.nanolett.9b01320 • https://www.drozdogan.com/dna-nanorobotlar-her2-pozitif-meme-kanseri/ • Zhou, Q., Zhang, L., & Wu, H. (2017). Nanomaterials for cancer therapies. Nanotechnology Reviews, 6(5), 473-496. • Vivero-Escoto, J. L., Huxford-Phillips, R. C., & Lin, W. (2012). Silica-based nanoprobes for biomedical imaging and theranostic applications. Chemical Society Reviews, 41(7), 2673-2685. • Murphy, E. A., Majeti, B. K., Mukthavaram, R., Acevedo, L. M., Barnes, L. A., & Cheresh, D. A. (2011). Targeted Nanogels: A Versatile Platform for Drug Delivery to Tumors. Molecular Cancer Therapeutics, 10(6), 972–982. doi:10.1158/1535-7163.mct-10-0729