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.

25. Teşekkürler

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