Manyetik Nanoparçacıklarla Kanser Teşhis ve Tedavisi

Modern bilim dünyasının oldukça önem verdiği çalışma alanlarından bir tanesi hepimizin bildiği üzere nanoteknolojidir. Nanoteknoloji bilim insanlarının, mühendislerin, kimyagerlerin, doktorların yaşam bilimlerinde ve sağlık hizmetlerinde önemli gelişmeler sağlamak adına moleküler ve hücreler seviyelerde çalışmalarında olanak tanır. Nanoparçacıklar önemli fizikokimyasal özelliklere sahip olmaları, biyouyumlu olmaları sebebiyle biyomedikal, biyoteknoloji, kimya, malzeme bilimi gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Günümüzde kanser tedavisi bilim dünyasının en büyük sorunları arasındadır. Mevcut olan tedavi seçeneklerinin sınırlı olması ve hastalığın seyrinin zor olması nedeniyle tedavisi zor bir hastalıktır. Kanser tedavisinde kullanılan radyoterapi, kemoterapi gibi tedavi yöntemlerinin güçlü yan etkilerinin olduğu bilinmektedir ve araştırmacıların yaptığı çalışmalarla invaziv olmayan yöntemler bulma konusunda çaba sarf edilmektedir.

Manyetik Nanoparçacık Nedir?

Manyetik nanoparçacıklar farklı manyetik özellikler ve kimyasal bileşenlerden oluşmaktadır. Bu ilginç materyaller γ-Fe2O3(maghemit), Fe3O4(manyetit), MO.Fe2O3 (M=Co, Mn, Ni veya Cu) gibi demir oksitlerdir. Demir oksitler oksidasyona daha az duyarlı ve bu nedenle kararlı manyetik etkilerini korumaktadırlar. (Semanur Sarıbuğa, 2014)

Demir oksitler boyutlarına göre sınıflandırılırlar:

  • Supermanyetik demir oksit(SPIONs, çapı 50 nm’den büyük)
  • Ultra küçük SPIONs( çapı 50 nm’den küçük)
  • Mikron boyutlu demir oksit parçacıkları (MPIONs)

Neden Manyetik Nanoparçacık?

Manyetik Nanoparçacıklar sahip oldukları önemli kimyasal özelliklerden dolayı hücresel ve moleküler düzeyde kullanılabilirler. Kanser teşhis ve tedavisi için MRI, manyetik hipertermi tedavisi, ilaç taşınımı alanlarında kullanılırlar. Manyetik nanoparçacıklar yüksek manyetik duyarlılığa sahip olmaları, biyouyumlu olmaları, kararlı olmaları, üretiminin kolay olması nedeniyle tercih edilmektedirler. Dışarıdan uygulanan manyetik alanla kontrol edilebilmeleri nedeniyle antikanser maddenin hedeflenmiş bölgeye taşınımı gerçekleştirilir. (Michele K.Lima-Tenório ve ark. 2015)

Manyetik Nanoparçacık Kapsülleme

Saf metaller toksik etkiye sahip olmaları ve oksitlenmeye duyarlılıkları nedeniyle yüzey modifikasyonuna ihtiyaç duyarlar. Kararlılıklarının arttırılması için sentez süresince veya sentezlendikten sonra yüzeyleri uygun bir doğal polimerle kaplanır. Bu doğal polimerler, Polietilen glikol (PEG), polikaprolakton (PCL), polilaktik asit (PLA), polilaktikoglikolik asit (PLGA), dekstran ve kitosan bu polimerler arasındadır.

Manyetik nanoparçacıklar yüzey kaplaması olmadan agrege oluşturmaya yatkındırlar ve bu da boyutlarında artışa neden olur. Bu kümelenmeler arasındaki manyetik dipol- dipol etkileşimleri manyetizasyon özelliğini azaltır (Michele K.Lima-Tenório ve ark. 2015). Bu olay in vivo uygulamalar için istenmeyen bir durumdur.

Araştırmalarda Kullanılan MNP’lerin Yapısı

Şekil 1. Araştırmalarda kullanılan MNP’lerin Yapısı (Ali Erdoğan, 2018)

Manyetik Rezonans Görüntüleme

Manyetik nanoparçacık temelli MRI, vücudumuzdaki doku ve organların görüntülenmesi için manyetik alan ve radyoforekans dalgalarını kullanan invaziv olmayan bir yöntemdir. Manyetik nanoparçacıklar kanserli ve sağlıklı doku arasında kontrast ajanı olarak kullanılırlar. Yani iki dokunun birbirinden ayırt edilmesi sağlanır. Burada yeterli görüntü kontrastını oluşturmak için bazı hedeflendirme mekanizmaları kullanılır.

  1. Pasif Hedefleme: Doğal fizyolojik işlemler veya pasif faktörler aracılığıyla partiküllerin belirli bölgeye taşınmasıdır. Nanotaşıyıcılar tümör hücrelerinin oluşturduğu kapillerlerden tümör hücrelerine pasif difüzyonla taşınır. (Özgün Sayıner ve ark. 2016)
  2. Aktif Hedefleme: Tümör hücresi yüzeyindeki spesifik işaretleri tanıması için MNP yüzeyine ligantlar konjuge edilir.

Manyetik Hipertermi

Şekil 2. Manyetik hipertermi (Michele K.Lima-Tenório ve ark. 2015)

Vücuda enjekte edilen manyetik nanoparçacıklar dışarından uygulanan manyetik alanla tümörlü bölgede birikir. Burada manyetik alanın osilasyonuyla elektromanyetik eneriji ısı enerjisinine çevrilir ve kanserli hücreleri öldürebilecek yüksek sıcaklık elde edilir. Manyetik nanoparçacıkların kullanımıyla çevre dokunun zarar görmesi önlenmiş olur.

İlaç Taşınımı

Şekil 3. MNP’lerin ilaç taşınımında kullanımı (Michele K.Lima-Tenório ve ark. 2015)

Kemoterapi tedavisinin en büyük dezavantajı kanserli hücrelere spesifik olmamasıdır. Bu nedenle kanserli dokuyla birlikte sağlıklı dokuda zarar görür. Manyetik nanoparçacıklar bu terapötik maddelerin kanserli bölgeye taşınmasında kullanılır ve dış kaynaklı manyetik alan uygulanmasıyla ilaç salınımı sırasında bu bölge tutulabilirler.

Manyetik ilaç salınım sistemleri antikanser maddenin MNP yüzeyine bağlanması veya polimer ve MNP’leri içeren kompozit karışımı içerisinde kapsüllenmesiyle oluşur. Böylece ilaç, etkisini göstereceği bölgeye ulaşana kadar korunur.

 

Aybüke Elif US

 

Kaynaklar;

  1. Michele K.Lima-Tenório, EdgardoA.GómezPineda, NasirM.Ahmad, HatemFessi, Abdelhamid Elaissari, 2015, Magnetic nanoparticles: In vivo cancer diagnosis and therapy, International Journal of Pharmaceutics, 493 313–327
  2. Ali ERDOĞAN, 2018, Kanser Tanı ve Tedavisinde Manyetik Nanopartiküller, Natural & Applied Sciences Journal, Vol. I, No. 1,23-30
  3. Özgün Sayıner, Tansel Çomoğlu, 2016, Nanotaşıyıcı Sistemlerde Hedeflendirme, Ankara Ecz. Fak. Derg., 40(3): 6279
  4. Semanur Sarıbuğa, 2014, Semanur SARIBUĞA, Manyetik nanopartiküllerin analitik incelenmesi, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi

Aybüke Elif US

9 Mayıs 1996 yılında İstanbul’da doğdum. Lise eğitimimi Burhaniye Celal Toraman Anadolu lisesinde tamamladım. İlkokul yıllarımdan bu yana keman çalmaktayım. Lisans Eğitimimi Karabük Üniversitesi Tıp Mühendisliği bölümünde tamamladım. 2018 yılında Erasmus öğrenci değişim programıyla Slovakya’da okudum. Öğrenmenin sınırının olmadığının bilincinde olarak mesleğimle ilgili yapılan çalışmaları takip ederim. Medikal alanda akademik çalışmalar yapmak için, Ege Üniversitesi Biyomedikal Teknolojiler Anabilim Dalında yüksek lisans eğitimime devam etmekteyim.

Bir cevap yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.