Nano porlu anotlanmış alüminyum oksit membranların ilaç taşıma ve sinir-doku mühendisliği uygulamaları için kullanımının araştırılması

Abstract

AAO membranlar kendine özgü kontrol edilebilen özellikleriyle biyomedikal mühendisliğinde ilaç taşıcılardan doku mühendisliğine kadar geniş bir alanda kullanılan popüler bir biyomalzeme sınıfıdır. Tezin ilk kısmında yapılan çalışmalarda AAO membranlar kalıp olarak kullanılarak kalıp sentez ve sol-jel metotlarıyla SNT`ler elde edilmiştir. İç ve dış yüzeylerinin farklı zamanlarda modifikasyonuna izin veren üretim tekniği (kalıp-sentez) dikkate alınarak SNT`lerin dış yüzeyi folik asitle kaplanarak, tüpler kanser hücreleri için güdümlü hale getirilmişlerdir. İç kısımları da kanserli dokuların düşük pH`lı ortamları düşünülerek asit içerisinde salınımı fazla olan DOX içerikli jel ile doldurulmuştur. Tüplerin, FA modifikasyonunun ve AAO membranların karakterizasyonu sırasında SEM, TEM, FT-IR, XPS, Zeta potansiyeli analizleri yapılmıştır. MCF-12A ve SK BR-3 hücre hatları ile SNT`lerin sitotoksisitesi üzerine yapılan testlere ek olarak hücre yüzeyine SNT`lerin tutunumu incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda, kanserli hücrelerde sağlıklı hücrelere nazaran yüksek ölüm oranları tespit edilmiştir. Düşük pH`larda salınıma izin veren jel yapısının ve FA modifikasyonunun bu sonucu tetiklediği düşünülmektedir. İkinci bölümde detaylandırılan çalışma, sinir – doku mühendisliği için yaklaşık 100 ve 300 nm por çapına sahip iki farklı tip AAO membranın kalıp olarak kullanıldığı CNM membranların üretimi ve karakterizasyonudur. Sinir hücrelerinin bir yüzeyde gelişimleri o yüzeyin elektriksel, kimyasal ve topografik özelliklerinin optimizasyonuyla ilişkilidir. Bu çalışma ile bahsedilen üç faktöründe kontrolü yapılmaya çalışılmıştır. Topografik özellikler iki farklı por çapı ve poroziteye sahip AAO membranlar ile, elektriksel özellikler PVD yöntemi ile AAO üzerine karbon kaplama yapılarak incelenmiştir. Kimyasal özellikler ise NGF katkılandırma çalışmaları ile incelenecektir. Elde edilen CNM`ler SEM, TEM, XPS, EDX ve DC Voltaj/Akım Kaynağı ile karakterize edilmiştir. Halihazırda devam eden çalışmalarda, PC 12 hücrelerinin hazırlanan substratlarda tutunumu incelenmektedir

With specific and controllable features, AAO membranes are unique materials having wide range of biomedical applications from drug delivery to neural tissue engineering. The first part of this thesis is related to targeted drug delivery with multifunctional composite SNTs. A template synthesis method that employs the whole interior volume of SNTs for drug loading has been utilized. Upon targeting with FA, multifunctional nanoparticles were created which showed extensive cytotoxicity towards cancers cells (SK BR-3) compared with healthy ones (MCF-12A). A prominent feature of SNTs is the greater extent of cell death with lesser effective drug concentrations. The details of SNT fabrication, modification and characterization as well as the viability studies with cancer and normal cells are described. To characterize AAO membranes, SNT and FA modification of SNT outer surface a variety of techniques involving SEM, TEM, FT-IR, XPS, Zeta Potential Measurement were utilized. The second part of this thesis proposes the investigation of CNM prepared from AAO templates for neural tissue engineering applications by utilizing topographic, electrical and chemical cues. In order to produce CNM, first AAO with ordered array or nanopores having ~100 nm and ~300 nm pore diameter was synthesized by two or one step anodization in different electrolytes. After characterization of AAO by SEM, the membrane was coated with carbon PVD to obtain conductive CNMs. To characterize CNMs; SEM, TEM, EDX, XPS and DC current/voltage sourcemeter were used. The cell experiments are in progress which will compare the cell viability, cell adhesion and neurite extension on bare AAO films and on CNMs with or without electrical stimulus.