Synthesis of Poly(oxanorbornene) Derivatives Containing Phthalocyanine and Investigation of Their Antimicrobial Photodynamic Properties
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Erem Ahmetali
Danışman: Muhammet Kasım Şener
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzün dünyasında bakteriyel enfeksiyon ciddi bir problemdir. Antibiyotik gibi geleneksel ilaçların aşırı kullanımı ve bakterilerin bu ilaçlara direnç mekanizmaları geliştirmesinden dolayı bakterileri etkisiz hale getirebilecek potansiyel ajanların arayışı gün geçtikçe artmaktadır. Antibakteriyel polimerler, antibakteriyel peptitleri başarıyla taklit etmeleri ve laboratuvar ortamında amaca uygun ve hızlı bir şekilde sentezlenebilmelerinden dolayı dikkat çekmektedirler. Onların etki mekanizması bakterinin negatif yüklü hücre zarı ile katyonik polimer arasındaki elektrostatik etkileşimden ve hücre duvarındaki fosfolipidlerin kuyruk grupları ile polimerin hidrofobik grupları arasındaki hidrofobik etkileşimden ileri gelmektedir. PON'ler çeşitli metal kompleksleri yardımıyla ROMP metodu ile sentezlenen bileşiklerdir. Kolaylıkla modifiye edilebilmeleri ve molekül ağırlığı, yük yoğunluğu gibi parametrelerinin kolaylıkla kontrol edilebilmesi sayesinde antibakteriyel polimerler sınıfının yıldızları arasında kendilerine yer bulmuşlardır. Diğer yandan, aPDT bakterilerin etkisiz hale getirilmesinde reaktif oksijen türlerinin üretimini esas alan önemli bir yaklaşımdır. Uygun dalga boyunda ışık ile etkileştiğinde sistemler arası geçiş yapabilen PS adındaki moleküllerin ürettiği reaktif oksijen türleri protein, DNA ve hücre membranını tahribi ile bakteri etkisiz hale gelmektedir. Pc'ler absorpsiyon yaptıkları dalga boyu, sistemler arası geçişte uzun süre kalabilmeleri ve yüksek miktarda reaktif oksijen türleri üretebilme kapasiteleri ile en çok kullanılan PS'ler arasındadır. Ayrıca Pc'ler uygun sentez stratejileri yardımıyla bakteri ile mücadelede katkı sağlayabilecek hidrofobik, hidrofilik yada katyonik grupları pek çok pozisyonlarında taşıyabilirler. Bu tez kapsamında her biri farklı antimikrobiyal mekanizmaya sahip iki antimikrobiyal ajan (katyonik poli(oksanorbornen) ve ışığa duyarlı çinko ftalosiyanin) tek molekülde bir araya getirilmiş ve bu componentleri farklı miktarlarda içeren polimerlerin antibakteriyel özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Tezin birinci kısmında yan zincirlerlerinde tert-butil sübstitüe ZnPc içeren PON'lerin sentezi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak "Polimer Bağlı Başlangıç Maddesi" yöntemi denenmiştir. Bunun için öncelikle oksanorbornen sübstitüte ftalonitril bileşiği sentezlenmiş (M1), bu bileşiğin ROMP metodu ile polimerizasyonu gerçekleştirilmiş (P1) ve ftalosiyanin içeren polimer (P2) molekülünün sentezi için P1 aşırı miktarda tert-butil sübstitüe ftalonitrilin bileşiği ile reaksiyona sokulmuştur. Fakat monomer ve başlangıç polimeri başarılı bir şekilde sentezlenip karakterize edilmesine rağmen (M1 ve P1), son ürünün 1H NMR ında karakteristik polimer piki görülememiş ve ftalosiyanin oluşum reaksiyonu sırasında polimer omurgasının korunamadığı anlaşılmıştır (P2). Bundan dolayı sentez stratejisinin değiştirilmesine ve "Ftalosiyanin İçeren Monomer" yönteminin kullanılmasına karar verilmiştir. Bu amaçla tert-butil sübstitüe ZnPc içeren oksanorbornen monomeri (M2) ilk defa, fosfonyum grupları içeren diğer oksanorbornen monomerleri (M3, M4) literatüre uygun olarak sentezlenmiştir. Daha sonra sadece M2 monomerini içeren homopolimer (P3) ve M2, M3 ve M4 monomerlerini farklı oranlarda içeren kopolimerlerin (P4-P7) sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tüm polimerlerin (P3-P7) (birinci seri) fotofizik ve fotokimyasal parametreleri ölçülmüş olup, gram-negatif E. coli, ve gram-pozitif S. aureus bakterilerine karşı aPDT aktiviteleri incelenmiştir. Bunlara ek olarak, bakteri polimer etkileşmesi taramalı elektron mikroskobu ile kanıtlanmıştır. Tezin ikinci kısmında biyouyumluluğu arttırmak amacıyla tert-butil grupları yerine yan zincirlerlerinde TEGMM sübstitüe ZnPc içeren oksanorbornen monomeri (M5) sentezlenmiş ardından bu monomerin homopolimerinin (P8) ve M3 ve M5 monomerlerini farklı oranlarda içeren kopolimerlerinin (P9-P11) sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tüm polimerlerin (P8-P11) (ikinci seri) fotofizik ve fotokimyasal parametreleri araştırılmıştır. Birinci seriden farklı olarak gram-pozitif bakteri olarak B. subtilis, gram negatif olarak yine E. coli kullanılarak aPDT aktiviteleri incelenmiş olup, ayrıca, bakteri polimer etkileşmesi floresans mikroskobu yardımıyla kanıtlanmıştır. Anahtar Kelimeler: poli(oksanorbornen), halka açılma metatez polimerizasyonu, ftalosiyanin, antimikrobiyal fotodinamik terapi, makromoleküler fotosensitizer, singlet oksijen üretimi