Novel biofunctional polyester nanofibers

Abstract

Nanofiberler son zamanlarda potensiyol uygulama alanlarından dolayı birçok bilimsel çalışma alanından ilgi görmüştür. Nanofiberlere artan bu ilginin sebebi, sundukları sayısız avantajlardır. Yüksek yüzey alanı hacim oranı, yüksek kapsülleme verimliliği, yüksek yükleme kapasitesi, fiziksel biçim olacak hücre dışı matrise benzeme; fiberlerin genel özelliklerindendir. Nanofiberlerin birçok alanda, sayısız uygulamaları vardır. Örneğin sağlık alanındaki uygulamalarına değinecek olursak; nanofiberler ilaç taşıma sistemlerinde, yara iyileştirme tedavilerinde, doku mühendisliğinde ve enzim sabitlemede kullanılabilir. Nanofiber yapma yöntemlerinden bazıları; elektrospinning, faz ayrılması ve kendiliğinde kurulmadır. Elektrospinning kolay ve verimli bir yöntem olduğu için genellikle tercih edilir. Elde edilen nanofiberler, klik reaksiyonları ile amaçlandığı şekilde fonksiyonelleştirilebilir. Bu tez, azit fonksiyonel grubu içeren klik reaksiyonu verebilecek nanofiberler üretip; bu fiberleri biyomoleküllerle fonksiyonelleştirmeye odaklanmıştır. Bu çalışmada, azit grubu içeren karbonat monomeri kopolimer yapmak için sentezlenmiştir ve bu kopolimerden lifler üretilmiştir. Laktit monomerinin seçilmesinin sebebi, biyobozunur olması ve elektrospin sırasında iyi mekanik özelliklere sahip olmasıdır. Azit içeren karbonat monomerinin kullanılmasının sebebi, elde edilecek fiberlerin klik reaksiyonu yapabilmesini amaçlamaktır. Öncelikle; nanofiberlerin verimli fonksiyonelleştirilmesi, dibenzosiklooktin (DIBO) grubu içeren floresan boya ile araştırılmıştır. Daha sonra nanofiberler, kopolimer üzerinde azit miktarları değiştirilerek ayarlanabilir. Nanofiberlerin biofonksiyonelleştirilmesi amacıyla; dibenzosiklooktin (DIBO) grubu içeren biyotin vitamini, azit-alkin klik reaksiyonu ile nanofiberlerin üzerine bağlanmiştır. Daha sonra, ekstravidinin biotine bağlanma eğilimi kullanilarak, biotin içeren fiberler ile ekstravidin sabitlenmiştir. Önemli olarak; bu projede, polimerizasyon yada klik reaksiyonu için metal veya metal kompleksi kullanılmamıştır. Çünkü, metaller hücreler için zararlıdır.

In recent years, nanofibers have gained much attention in different scientific fields due to their potential applications. Increased interest arise due to their promising properties such as high surface-to-volume ratio, high encapsulation efficiency, high loading capacity and physical resemblance to the 3D structure of extracellular matrix. As health applications, nanofibers can be used in drug delivery systems, wound healing materials, tissue engineering and enzyme immobilization. Nanofibers can made via electrospinning, phase separation and self-assembly. Electrospinning is widely used because of its easiness and effectiveness. Obtained nanofibers can be functionalized with 'clickable' functional groups to suit the intended goal. This thesis focused on obtaining azide containing clickable biofunctionalizable nanofibers. In this study, a novel azide containing carbonate monomer was synthesized to obtain copolymers that were used as a precursor for electrospinning. Lactide was chosen because of its biodegradability and good mechanical properties during electrospinning. Azide containing carbonate monomer was used for functionalization of the nanofibers. Initially, efficient functionalization of nanofibers was probed using a dibenzocyclooctyne (DIBO) containing a fluorescent dye. It was deduced that the extent of functionalization of nanofibers could be tuned by amount of azide groups in the copolymers. DIBO-containing biotin was attached to the azide containing nanofibers via azide-alkyne click chemistry. Thereafter, extravidin was immobilized onto biotin functionalized nanofibers due to the high affinity of extravidin for biotin. Importantly, metal or metal-based complexes weren't used in this work for neither polymerization nor functionalization because of the potential toxicity of metals to the cells.