Search

YÖK Tez No: 610732 Büyük gerilmelere dayanabilen mekanik olarak güçlü ve dayanıklı biyo-yapışkan hidrojellerin tasarlanması mesane gibi oldukça gerilebilir dokuların dikişsiz kapatılması için yeni fırsatlar açabilmektedir. Çapraz bağlanabilir kısımların fonksiyonel grup yoğunluğunun arttırılması ve bunların diğer polimerler veya nanomalzemelerle harmanlanması gibi hidrojellerin tipik kimyasal modifikasyonları, geliştirilmiş mekanik sertlikle sonuçlanmasına rağmen, modifiye edilmiş hidrojeller, çoğunlukla, büyük gerilmeler altında bozulma ile sonuçlanan artan kırılganlık sergilemişlerdir. Buna göre, görünür ışığa maruz kalma gibi minimal invaziv yöntemler kullanılarak, talep üzerine yerinde çapraz bağlanabilen enjekte edilebilir, sert hidrojeller geliştirmek, karşılanamayan bir tıbbi zorluktur. Doku sızdırmazlığı için ortaya çıkan biyopolimerler arasında, denatüre kolajenden elde edilen doğal olarak türetilmiş bir biyopolimer olan jelatin metakrilil (GelMA), mükemmel biyoadherasyon, biyobozunurluk ve biyouyumluluk sonucu umut verici bir rol üstlenmiştir. Burada, GelMA'nın ana eksikliklerinden birinin, yani kırılganlığın üstesinden gelmek için, suşu altındaki enerjiyi dağıtabilen iyon kaynaklı tersinir çapraz bağlanma elde etmek için metakrilat ile modifiye edilmiş aljinat (AlgMA) kullanarak hibritledik. Hibrit GelMA-AlgMA hidrojelleri, kalsiyum gibi iki değerli katyonlar kullanılarak tasarlanabilen mükemmel tokluğa sahip, foto çapraz bağlanabilir, enjekte edilebilir ve yapışkan bir platform sağlar. % 600'den fazla iyileştirilmiş tokluğa sahip olan bu yeni hibrid biyopolimer sınıfı, özellikle gerilebilir dokular için minimal invaziv prosedürde dayanıklı, mekanik olarak esnek ve düşük maliyetli doku sızdırmazlık maddeleri için aşama oluşturabilir. Hidrojellerin tokluğunu arttırma stratejimiz, benzer şekilde reaktif kısımlara sahip diğer çapraz bağlanabilir polimerlere genişletilebilir. Sutureless sealing of highly stretchable tissues such as the bladder would be possible by designing mechanically robust and durable bioadhesive hydrogels that can withstand large stresses. While typical chemical modifications of hydrogels, such as increasing the functional group density of crosslinkable moieties and blending them with other polymers or nanomaterials have resulted in improved mechanical stiffness, the modified hydrogels have often exhibited increased brittleness resulting in deteriorated sealing capabilities under large strains. Accordingly, developing injectable, tough hydrogels that can be crosslinked in situ on demand using minimally-invasive methods, such as visible light exposure is an unmet medical challenge. Among the emerging biopolymers for tissue sealing, gelatin methacryloyl (GelMA), a naturally-derived biopolymer obtained from denatured collagen, has secured a promising role as a result of its excellent bioadhesion, biodegradation, and biocompatibility. Here, to overcome one of the main shortcomings of GelMA, i.e., brittleness, we hybridized it using methacrylate-modified alginate (AlgMA) to impart ion-induced reversible crosslinking that can dissipate energy under strain. The hybrid GelMA-AlgMA hydrogels provide a photocrosslinkable, injectable, and adhesive platform with an excellent toughness that can be engineered using divalent cations, such as calcium. This class of novel hybrid biopolymers with more than 600% improved toughness may set the stage for durable, mechanically-resilient, and cost-effective tissue sealants in minimally invasive procedure, especially for stretchable tissues. Our strategy to increase the toughness of hydrogels may be extended to other crosslinkable polymers with similarly-reactive moieties.

An emerging approach to improve the physicobiochemical properties and the multifunctionality of biomaterials is to incorporate functional nanomaterials (NMs) onto 2D surfaces and into 3D hydrogel networks. This approach is starting to generate promising advanced functional materials such as self-assembled monolayers (SAMs) and nanocomposite (NC) hydrogels of NMs with remarkable properties and tailored functionalities that are beneficial for a variety of biomedical applications, including tissue engineering, drug delivery, and developing biosensors. A wide range of NMs, such as carbon-, metal-, and silica-based NMs, can be integrated into 2D and 3D biomaterial formulations due to their unique characteristics, such as magnetic properties, electrical properties, stimuli responsiveness, hydrophobicity/hydrophilicity, and chemical composition. The highly ordered nano- or microscale assemblies of NMs on surfaces alter the original properties of the NMs and add enhanced and/or synergetic and novel features to the final SAMs of the NM constructs. Furthermore, the incorporation of NMs into polymeric hydrogel networks reinforces the (soft) polymer matrix such that the formed NC hydrogels show extraordinary mechanical properties with superior biological properties.

Bu tez çalışmasının ana amacı PET sintigrafisinde kullanılabilecek çeşitli organik moleküllerin F-18 ile işaretlenme optimizasyonlarının gerçekleştirilmesidir. Bu amaca uygun olarak model bileşikler, Bütandiol ditosilat (BDDT) ve Ter-bütil 4-hidroksi benzilkarbamat (HPMA) için florlama ve alkilleşme reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Bu moleküller, N-süksinimidil 4-[18F] florbenzoat ([18F] SFB) için florlama ve alkilleşme reaksiyonlarının optimize edilmesi amacı ile seçilmişlerdir. BDDT ile F-18 florlama reaksiyonu, F-18'in kurutulması basamağı ile florlama reaksiyon ortamının optimize edilmesi için gerçekleştirilmiştir. Yine aynı amaç için kuvaterner metil amonyum (Light QMA) kartuşun farklı kimyasallar ve çözücüler kullanılarak optimizasyonu yapılmıştır. F-18 FBPMA sentezi, iki farklı baz, NaH ve TBA-OH kullanılarak, HPMA ile F-18 FBT'nin alkilleşme reaksiyonu sonucu meydana gelmiştir. Aynı zamanda, alkilleşme reaksiyon ortamı ve zamanı optimize edilmiştir. Ek olarak, F-18 FBT'nin saflaştırılmasının optimize edilmesi amacı ile Light C18 kartuş çalışması gerçekleştirilmiştir. Tüm reaksiyonların ardından, etiketli bileşiklerin saflaştırılması için yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ve radyo kimyasal analizlerin gerçekleştirilmesi için ince kâğıt kromatografisi (TLC) kullanılmıştır. [18F] SFB sentezi, florlama ve alkilleşme reaksiyonları ile manuel olarak ve otomatik sentez ünitesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hızlı ve yüksek bir verimle proteinlerin lizin gruplarının etiketlenmesi, [18F] SFB'nin amin grupları için bir özellik olarak gözlenmiştir. [18F] SFB'nin konjugasyonu, kısa bir sürede yüksek verimle, lizin grubuna doğru seçicilik göstermiştir. Bu sebeple, insan serum albümini (HSA), [18F] SFB konjugasyonu için seçilmiştir. Çünkü HSA, yüksek oranda lizin içeriğine sahiptir. Bu özellik reaksiyon verimi açısından çok önemli olmuştur. Konjugasyonun ardından, TLC uygulanarak, radyokimyasal verim ve saflık belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda, [18F] SFB'nin manuel sentezi kısa bir sürede yüksek verimle meydana gelmiştir ve [18F] SFB ile HSA konjugasyonu yüksek radyokimyasal saflık ile gerçekleştirilmiştir. The main goal of this thesis is to optimize F-18 labelling of various organic molecules which are used with PET scintigraphy. For this purpose, fluorination and alkylation reactions were carried out for model compounds, Butanediol ditosylate (BDDT) and Tert-butyl 4-hydroxybenzylcarbamate (HPMA). These molecules were chosen to optimize fluorination and alkylation reactions of [18F] N-succinimidyl 4-[18F] fluorobenzoate ([18F] SFB).Fluorination reaction of BDDT with F-18 was performed to optimize F-18 drying step and reaction environment. In addition to the same reason, Quaternary methyl ammonium (light QMA) cartridge was optimized by using different chemicals and solvents. Alkylation reaction of HPMA with F-18 FBT was carried out to synthesize F-18 Tert-butyl 4-fluorobutoxybenzylcarbamate (F-18 FBPMA) by using two different bases, NaH and TBA-OH. At the same time, alkylation reaction environment and time were optimized. Moreover, light C18 cartridge study was optimized to purify F-18 FBT. After all of the reactions, thin layer chromatography (TLC) was applied to analysis of radiochemical yield and purity. Also, high performance liquid chromatography (HPLC) was applied to purify labelling compounds.[18F] SFB synthesize was realized by using fluorination and alkylation reactions with manuel and automatic synthesizer. A high-yielding and rapid lysine labelling of peptides have been observed with the specific labelling agent for amines, N-succinimidyl 4-[18F] fluorobenzoate. Conjugation of the [18F] SFB moiety is selectively achieved through a lysine (Lys) thiol of the peptides with high yield in a short time. For this reason, human serum albumin protein (HSA) was chosen for conjugation with [18F] SFB. HSA has large amount of lysine contents. This specialty is significant for the reaction yield. After the conjugation, thin layer chromatography (TLC) was applied to observe radiochemical purity and yield. As a result of study, manuel synthesis of [18F] SFB was carried out in a short time with high yield and conjugation of HSA was occurred with high radiochemical purity. 89