Aktivitesi Kontrol Edilebilen Fotodinamik Terapi Duyarlaştırıcılarına Doğru

Benzer belgeler
İstatistiksel Mekanik I

GENEL KİMYA 101 ÖDEV 3

İÇİNDEKİLER TEMEL KAVRAMLAR Atomlar, Moleküller, İyonlar Atomlar Moleküller İyonlar...37

Redoks Kimyasını Gözden Geçirme

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Bir molekülün rengi yükseltgenmiş haline veya bağlanmış haline bağlı olabilir. Örnek: salınan saat. Genel tepkimeyi düşünelim: IO O 2

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

KİMYA -ATOM MODELLERİ-

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

BÖLÜM 7. ENSTRÜMENTAL ANALİZ YÖNTEMLERİ Doç.Dr. Ebru Şenel

CANLILARDA TAMPONLAMA

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

III-Hayatın Oluşturan Kimyasal Birimler

5.111 Ders Özeti #12. Konular: I. Oktet kuralından sapmalar

TEKNİK FOTOĞRAFÇILIK. V. Hafta KOÜ METALURJİ & MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Prof.Dr. Mustafa ODABAŞI

ATOMUN YAPISI. Özhan ÇALIŞ. Bilgi İletişim ve Teknolojileri

NÜKLEER REAKSİYONLAR II

ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

Ref. e_makaleleri, Enstrümantal Analiz, IR ve 1 H NMR ile Yapı Tayini

Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü ANTİOKSİDANLAR

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

Her zaman yanınızda olan yeni laboratuvarınız. Spectroquant Move 100 taşınabilir kolorimetre

Alkinler (Asetilenler)

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Sayısal Elektronik

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

Total protein miktarının bilinmesi şarttır:

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

İçerik. Ürün no.: LS5/9D Tek yön çalışan sensör verici

KALİTE SİSTEM YÖNETİCİSİ EĞİTİMİ

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇEVRE YÖNETİMİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ YER SEVİYESİ OZON KİRLİLİĞİ BİLGİ NOTU

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

Elektronik-I Laboratuvarı 1. Deney Raporu. Figure 1: Diyot

BÖLÜM 19 KİMYASAL TERMODİNAMİK ENTROPİ VE SERBEST ENERJİ Öğrenme Hedefleri ve Anahtar Kavramlar: Kendiliğinden, tersinir, tersinmez ve izotermal

İstatistiksel Mekanik I

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!)

Sıvılardan ekstraksiyon:

YÜKSEK YOĞUNLUKLU LAZER LAZER TERAPİ TEKNOLOJİSİNDE DEVRİM

KABLOSUZ İLETİŞİM

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

Atomlar ve Moleküller

ELK2016 SAYISAL TASARIM DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 2

İçerik. Ürün no.: LS5I/9D-P1 Tek yön çalışan sensör verici

YÜKSEK KAPASİTELİ YÜK HÜCRELERİNİN DOĞRULANMASI

ATOMUN YAPISI ATOMUN ÖZELLİKLERİ

HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERİN TAŞINMASI. Dr. Vedat Evren

Konular: I. Değerlik bağı teorisi ve melezleģme (Ders #15 den devam) Karmaşık moleküllerde melezleşme tayini

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

KAYE ve Spektrokimyasal seri

RADYO ASTRONOMİ. Nazlı Derya Dağtekin

Lab Cihazları Dersi Çalışma Soruları

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

PULS-OKSİMETRİ. Dr. Necmiye HADİMİOĞLU. Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Anesteziyoloji ve Reanimasyon Anabilim Dalı

Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

MMM291 MALZEME BİLİMİ

ATOM MODELLERİ.

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

2+ 2- Mg SO 4. (NH 4 ) 2 SO 4 (amonyum sülfat) bileşiğini katyon ve anyonlara ayıralım.

25. Aşağıdaki çıkarma işlemlerini doğrudan çıkarma yöntemi ile yapınız.

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

Profesyonel Tip Çok Fonksiyonlu Fiber Optik Power Metre

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

DENEY 16 Sıcaklık Kontrolü

ATOM NEDİR? -Atom elementin özelliğini taşıyan en küçük parçasına denir. Her canlı-cansız madde atomdan oluşmuştur.

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

Öğretmen fen ve teknoloji dersinde asitlerin aşındırıcı etkisini göstermek için bir miktar asidin içerisine.

Biochemistry Chapter 4: Biomolecules. Hikmet Geçkil, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

HISTOLOJIDE BOYAMA YÖNTEMLERI. Dr. Yasemin Sezgin. yasemin sezgin

Moleküler Lüminesans Spektroskopisi. (Floresans, Fosforesans, Kemilüminesans)

KÜKÜRT ATOMU İÇEREN BAZI BİLEŞİKLERİN YÜK-TRANSFER KOMPLEKSLERİNİN SPEKTROFOTOMETRİK OLARAK İNCELENMESİ

DENEY 6: VERİ SEÇİCİLER İLE TASARIM

DENEY 3: DOĞRULTUCU DEVRELER Deneyin Amacı

4.4. Gerilim Kararlılığının Temel Geçici Hal Durumu

Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi

Optik Yükselteç (OA) Nedir?

KİMYA haftalık ders sayısı 2, yıllık toplam 36 ders saati (18 haftada gerçekleştirilir)

PROJENİN AMACI. İÇEÇEKLERİN ph DEĞERLERİNİN ÖLÇÜLÜP MİDENİN ph DERECESİ KARŞILAŞTIRILMASI VE DEĞERLENDİRİLMESİ

Spektroskopi. Elektromanyetik ışımanın madde ile etkileşimini inceleyen bilim dalına spektroskopi denir.

Bahar BSM 450 Fiber Optik Ağlar. Örnek Vize Soruları

Üretim Girdilerinin lması

Ders #15 için okuma: Bölümler 3.4, 3.5, 3.6 ve 3.7 (3.baskıda, Bölümler 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 ve 3.8) Değerlik Bağı Teorisi.

KİMYASAL DENGE. AMAÇ Bu deneyin amacı öğrencilerin reaksiyon denge sabitini,k, deneysel olarak bulmalarıdır.

EICKHOFF. Devam eden başarılı bir geleceğe hazırız ve bu büyük bir güvendir ki bunun için de temeller atılmış durumdadır.

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK KİMYA ANABİLİMDALI GENEL KİMYA II DERS NOTLARI (ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ)

ATIKSULARDA FENOLLERİN ANALİZ YÖNTEMİ

18. FLİP FLOP LAR (FLIP FLOPS)

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

1- Aşağıdakilerden hangisi Aşındırıcı sembolüdür? a. b. c. d. CEVAP: D. 2- Aşağıdakilerden hangisi Yanıcı sembolüdür? a. b. c. d.

MERKEZ LABORATUVAR. Moleküler Biyoloji Deneylerinde Sıklıkla Kullanılan Bazı Aletlerin Tanıtımı

Bölüm 4 Aritmetik Devreler

Biyofilmler; mikroorganizmaların, biyotik veya abiyotik yüzeylere adhezyonu sonrasında oluşturdukları glikokaliks olarak da adlandırılan

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

Spektroskopi ve Spektrofotometri. Yrd. Doç. Dr. Bekir Engin Eser Zirve University EBN Medical School Department of Biochemistry

Transkript:

Aktivitesi Kontrol Edilebilen Fotodinamik Terapi Duyarlaştırıcılarına Doğru Engin U. Akkaya Kimya Bölümü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara De Silva nın 1993 yılındaki ufuk açan makalesi yayımlandığından beri, kimyasal mantık kapısı araştırması hızlı bir ilerleme ve evrilme halindedir. İkinci on yıllık süreç kapanırken, iki girdili bir çok mantık kapısının kimyasal eşdeğeri, daha da kompleks yüksek düzeyde sanal integrasyon içeren sistemlerle beraber yayımlandı. Bu moleküler yapılar için somut uygulamalar bulma son yıllardaki araştırmalar için öncelikli konuların başında gelmektedir. Bu konudaki ilerleme, moleküler mantık kapılarının, ilhamını dijital elektronikteki silisyum bazlı benzerlerinden alsa da, limitler ve de potansiyel uygulamalar olarak birebir aynı doğrultuda gitmek zorunda olmadıkları öncülüne dayanmaktadır. Genellikle belirtilen limitasyon olan girdi-çıktı heterojenitesi bir avantaja dönüştürülebilir: çıktılar moleküler düzeyde doğada birbirleriyle veya daha kompleks metabolizma gibi moleküler veya supramoleküler olaylarla etkileşebilir, ve de sonuçta terapik ajanlarla bilgi işlemede yeni yollar açabilir. Ayrıca, moleküler mantık kapılarında olan bazı dizayn esnekliklerinin yarıiletken temelli analoglarda örneği yoktur. Mantık kapılarının fonksiyonel/ sanal entegrasyonu ve çakışık mantık kapıları olasılığı sadece iki örnektir. Bu iki özel moleküler özellik moleküler multiplekser (MUX) ve demultiplekser (DEMUX) dizaynında faydalanılmıştır. Dijital sinyal işlemede, multiplekser bir çok girdiden bir çıktı seçen bileşik bir devredir. Demultiplekser ise bir tane girdi içerip, bir çok çıktı arasından bir tanesini seçen bir bütünleyici devredir. Bunların ikisi de kontrol devresi olarak düşünülebilirler. Daha önceden fotodinamik terapi konusunda oldukça değerli seçicilik artışı sağlayan basit bir ve mantık kapısı gösterdik. Fotodinamik terapi çeşitli kanserli ve kanserli olmayan belirtileri tedavide kullanılan yayılmacı olmayan bir metoddur. Bu metodoloji tümörlü dokuda bulunan fotoduyarlaştırıcı maddeyi ışıkla uyararak singlet oksijen ve diğer reaktif oksijen türleri oluşturarak o bölgedeki tümörü yok etmekte kullanılır. Son yıllarda teşhis ve tedaviyi birleştiren fonksiyonlar önemli derecede ilgi çekmektedir, ve bu yükselen ilgiyi karşılamak için önerilen kelime ise teranostiktir (tedavi+teşhis). Teşhis bileşeni kesin olarak içerilmekle beraber, sadece

istenen bölgenin görüntülenmesiyle kısıtlı değildir. Diğer bütün tedavi yöntemlerinde olduğu gibi, çok fonksiyonlu ulaştırıcı ajanlar fotodinamik terapi için de kullanışlı olacaktır. Şekil 1 ph a bağlı iki farklı çıktı veren, değiştirilebilen çakışık mantık kapısı genel tasarımı Işık ve singlet oksijen çıktılarından bir tanesini seçebilen moleküler bir DEMUX aygıtının fotodinamik terapi konusunda çok kullanışlı olabileceğini düşündük. Böyle bir moleküler aygıt tümör bölgesine gönderildiğinde ve ışıkla uyarıldığında çevredeki sağlıklı hücrelerde parlak bir şekilde emisyon verirken, tümörlü hücrede karanlık görünüp singlet oksijen oluşturur. Anahtar tümörler ve sağlıklı hücreler arasındaki asitlik farkından yararlanarak çalışmakta ve uyarılan dalga boyunu değiştirmeye hiç bir şekilde gerek bırakmamaktadır. Warburg etkisinin bir sonucu olarak çoğu tümörlerin çevredeki sağlıklı hücrelere oranla önemli miktarda daha asidik olduğu bilinmektedir. Dizayn düzgün bir şekilde yapıldığı takdirde emisyon spektrumun kırmızı ya da yakın kızılötesi bölgesinde gözlenir, böylece görüntüleme daha önemli hale gelmektedir. Bu bilgiler ışığında, ortamın asitliğine bağlı olarak yönünü değiştiren boşlukta enerji transferiyle bileşik, ayrışık kırmızı/yakın kızılötesi floresans emisyon ya da singlet oksijen oluşan bir sistem içeren ve de bu prensibin ispatı olan bir DEMUX tasarladık. Burada, 625 nm deki ışık (LED ışık dizisi tarafından sağlanan) girdi (I), asit (trifloroasetik asit, TFA) ise kontroldür (ya da adres

girdisi). Hedef madde iki adet distiril-bodipy modüllerinin Huisgen siklokatılması ile klik reaksiyonu yapılmasıyla oluşmuştur. Distiril-Bodipylerle önceki deneyimlerimizden, piridinetenil ve dimetilaminofeniletenil grupları yapısında bulunan bodipylerin asit eklendiğinde (dimetilaminofenilde mavi kayma, piridilde kırmızı kayma) farklı iç yük transferi karakteristiği ile ters spektral kayma oluştuğunu bilmekteyiz. Sabit bir dalgaboyunda uyarıldığında, enerji transferinin yönünde bir değişim görmek olağandır (Şekil 10). Bununla birlikte, Bodipy modüllerinden bir tanesi (2, FL modülü) floresans yapan modül olarak dizayn edildi, hatta asit eklendiğinde daha da çok floresans yapmaktadır. Diğer modül ise (1, PS modülü), yüksek oranda singlet oksijen oluşturması için sistemler arası geçişi kolaylaştıran ağır atomlar (2,6 pozisyonlarında iki iyot atomu) içermektedir. DEMUX operasyonu birbirine klik ile bağlanmış çakışık iki modüle ayrılabilir. 3 no lu molekül geniş bir banda sahiptir ve kontrol girdisi olan TFA eklendiğinde spektral kaymaları analiz etmek zordur. Fakat, iki modül ayrı ve bağımsız çalışıldığında 3 molekülünün çalışma prensibi daha iyi anlaşılır. Asit eklenmeden, izole fotoduyarlaştırıcı (PS) modülünün (1) absorbans maksimumu 637 nmde, florofor (FL) modülünün (2) ise 678 nmdedir. Fakat, TFA eklendiğinde 14 molekülünün absorbsiyon tepe noktası 656 nmye kayarken 2 molekülünün ise 640 nmye kaymaktadır. Fark küçük gibi görünse de, 2 nin protonlonmasının oksokromik doğası düşünüldüğünde, 3 molekülünün dizayn edildiği şekilde çalışacağı görülmektedir. 3 molekülü için asit eklenmediği durumda (c=0), 625 nmden uyarıldığında DEMUX cihazının çalışma prensibine uygun olarak FL modülünden 720 nmde yoğun bir emisyon gözlenmektedir, ve girdi hv 625 =1, c=0 olup, sonuç olarak 1 e yönlenmiştir (hv 720 ). Burada biz nötr phde singlet oksijen oluşumunun sönümlenebilmesi ve bunun yerine kızılötesi emisyonun oluşabilmesi için gerekli olan uyarılma enerji transfer hızının sistemlerarası geçiş hızından daha fazla olmasından (aşağıda belirtildiği üzere) yararlandık. PS modülü tek başına iken hem asidik hem de nötr ortamda singlet oksijen üretirken DEMUX 3 molekülünde singlet oksijen üretme kapasitesinde düşüş gözlemlenmiştir. PS den FL ye uyarılma enerji transferi (UET) burdan doğrulanmıştır. Asit eklendiği durumda ise (c=1), uyarılma dalgaboyu 625 nm de sabit tutulduğunda, PS ve FL da aynı anda oluşan iç-yük transferi sebebiyle, UET nin yönü değişti ve hücrelere zarar veren singlet oksijen üretildi. Bu durumda FL nin emisyonu ise sönümlendi. PS modülüne enerji transferi ayrıca TFA eklenmiş CHCl 3 içindeki verici FL modülünün uyarılmış durum ömrünün 4.05 ns den ( 2 = 1.16) 0.03

ns ye ( 2 = 1.43) düşmesinden de doğrulandı, bu azalma çok yüksek oranda bir enerji transferi olduğunu gösterir (% 99). Yakın kızılötesi floresans emisyonunun ve singlet oksijen oluşumunun ayrışık karakterini desteklemek için üç adet negatif ve iki adet pozitif kontrol deneyi yapıldı. Pozitif kontrollerde, 20 nm 1 molekülünün (PS modülü, Demultiplekser 3 ile aynı konsantrasyonda) singlet oksijen aktivitesi çalışıldı ve trifloroasetik asit varliğında ve yokluğunda duyarlaştırma yönünden aktif olduğu gözlemlendi. Singlet oksijen üretme hızının düşmesi sadece enerjiyi kendine çeken florofor modülünün varlığından dolayı gerçekleşmiştir. Bağıl singlet oksijen üretme verimi, DPBF (difenilizobenzofuran) nin ilk bozunma hızının normalize edilmesiyle elde edilir. Asidik ortamda ve sadece PS nin olduğu durumda (pozitif kontrol-1), verimin 3 no lu moleküle kıyasla 0.9 a düştüğü gözlemlenmiştir. Bu büyük olasılıkla bileşik 3 ün PS nin uyarma enerji transferi ile uyarılmasının protone olmuş FL nin soğurumunun daha geniş olmasından dolayı daha fazla olmasından kaynaklanmıştır. PS nin protone olduğunda kırmızı bölgeye kaymasıyla beraber uyarılan dalgaboyundaki (625 nm) molar soğurmanın azalmasından dolayı, 1 O 2 üretme hızında düşüş olmuştur. Ayrıca, iki negatif kontrol göstermiştir ki tuzak molekülü (difenilizobenzofuran, DPBF), hem asidik hem de nötr ortamda ve de fotoduyarlaştırıcı olmadığı durumda bozunma olmamıştır. Üçüncü negatif kontrol 3 no lu molekülün nötr ortamda, yani asit eklenmeden singlet oksijen üretebilme yetisinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu deneyde etkili bir şekilde PS dan FL ye ters UET olduğundan dolayı beklenildiği üzere singlet oksijen üretimi gerçekleşmemiştir. Bununla beraber, bütün deneylerde ışıkla uyarmanın olmadığı durumlarda singlet oksijen tuzağının bozunmadığı gözlemlenmiştir. Bu herhangi bir beklenmedik reaksiyonun olmadığını göstermektedir. Fakat, asidik ortamlarda molekül 3 in iki modülünün absorbanslarındaki karşılıklı kaymadan dolayı UET nin yönü değişmektedir. FL verici olmakta, uyarılma enerjisi PS ye transfer edilmekte, bu modül aktive olmakta ve hücreye zararlı singlet oksijen 20 nm gibi az konsantrasyonlarda dahi etkili bir şekilde üretilebilmektedir. Burada sunulan moleküler DEMUX un bütün çalışma prensibi şu şekildedir; asit olmadığı durumda 720 nm civarında kuvvetli yakın kızılötesi emisyon vardır. Asit eklendiğinde, 3 molekülünün floresansı, emisyonu olmayan PS modülüne UET den dolayı tamamen kaybolmaktadır. Emisyondaki düşüş etkili bir şekilde singlet oksijen üretimiyle ilgilidir. UET nin yönünün ph ile değişmesiyle PS modülü aktive olmakta ve tedavi edici özelliği olan singlet oksijen üretmektedir. Bu olay UET nin

yönünün değişmesine bağlıdır ve sonuç olarak singlet oksijen üretmek için duyarlaştırma sadece asidik ortamlarda (çoğu tümörde olduğu gibi) mümkün olmaktadır ve tümör bölgesinin sınırları Şekil. 2 1:2 DEMUX mantık operasyonunun doğruluk tablosu (a), devresi (b) ve anahtar operasyonunun şematiği (c). floresans yoğunluğunun değişimiyle görülebilir (çevredeki sağlıklı dokulardan kırmızı/yakın kızılötesi floresans gelirken, tümör bölgesi karanlık kalacaktır).çok fonksiyonlu ilaçların ve ulaştırıcı sistemlerin önemi çok iyi bilinmektedir ve bu çalışmada iki kritik fonksiyonun, teşhis ve tedavi olayları gibi, prensipte tek bir moleküler ajan kullanılarak uygulanabileceğini gösterdik. Bu prensibin ispatı olan teranostik ajan çalışmasının interaktif bir şekilde tedavi edici ilacı yerine ulaştırıp aynı zamanda teşhis edici görüntüleme imkanlarını sağlamasının diğer çok fonksiyonlu moleküler sistemlerin yol alması için bir model olmasını beklemekteyiz. Bu erken döneminde bile bilgi işleyebilen moleküller, teşhis ve tedavi arasında kendiliğinden karar verme gibi öngörülemeyen işler yapabilirler. Bu işlem, yarıiletken parçası olmayan, tek moleküllü bir çakışık mantık operasyonuyla mümkün olabilmektedir. Moleküler mantık kapısı araştırmalarının geleceği oldukça parlak görünmektedir.