Fiziksel Ve Kimyasal Çapraz Bağlı Dna Hidrojellerinin Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

DNA hidrojelleri, çapraz bağlı DNA ipliklerinden oluşan ve sulu çözeltilerde şişmiş bir ağyapı olarak tanımlanabilir. Yüklü, yarı-esnek zincirlerden oluşan DNA hidrojellerinin kontrollü ilaç salımı, doku mühendisliği ve biyomedikal kullanımları gibi DNA’nın karakteristik özelliklerinden yararlanılan geniş uygulama alanları vardır. Bu çalışmanın amacı, dışarıdan gelen uyarılara hızlı cevap verebilen ve ilaç salımında kullanılmak üzere vücutta herhangi bir toksik etki bırakmayacak fiziksel çapraz bağlı DNA hidrojellerini sentezlemek ve karakterize etmektir. Fiziksel çapraz bağlı DNA hidrojelleri, NaBr çözeltisi içerisinde çözülen çifte sarmal yapıya sahip 2000 baz çifti içeren DNA’nın erime sıcaklığının (87,5oC) üzerine ısıtılması ve ardından 25oC’ye yavaş soğutulması sonucu elde edilmiştir. Fiziksel çapraz bağlı DNA jellerinin özelliklerini mukayese etmek amacıyla kimyasal çapraz bağlı DNA jelleri de bu tez kapsamında sentezlenmiştir. Kimyasal çapraz bağlı DNA hidrojelleri NaBr çözeltisi içerisinde çözülen DNA’nın, N,N,N’,N’-tetrametiletilendiamin (TEMED) katalizörlüğünde ve etilenglikoldiglisidileter (EGDE) çapraz bağlayıcısı ile 50oC’de çapraz bağlanma reaksiyonları sonucu elde edilmiştir. Elde edilen fiziksel ve kimyasal çapraz bağlı DNA hidrojellerinin farklı tuz konsantrasyonlarında şişme ve salım davranışları incelenmiş, mekanik ölçümleri yapılmıştır. Kimyasal çapraz bağlı jellerin DNA salımlarının çok az olduğu, fiziksel jellerin ise kolaylıkla kontrollü salım sistemlerinde kullanılabileceği görülmüştür. Diğer yandan reolojik ölçümler ile ısıtma-soğutma çevrimlerine tabi tutularak kPa boyutlarında elastik modüle sahip fiziksel DNA hidrojelleri elde edilmiştir. Sentezlenen fiziksel jeller UV ve ATR-FTIR ölçümleri ile karakterize edilerek çifte sarmal yapıda olduğu ortaya konmuştur.

All living cells contain deoxyribonucleic acid (DNA) molecules carrying genetic information in their base sequences. DNA is a biopolymer composed of building blocks called nucleotides consisting of deoxyribose sugar, a phosphate group and four bases, adenine, thymine, guanine, and cytosine. DNA has a double-helical conformation in its native state which is stabilized by hydrogen bonds between the bases attached to the two strands. When a DNA solution is subjected to high temperatures, the hydrogen bonds holding the two strands together break and the double helix dissociates into two single strands having a random coil conformation. This transition from double-stranded (ds) to single-stranded (ss) DNA is known as denaturation or melting and can be reversed by slow cooling of dilute DNA solutions. DNA denaturation was extensively investigated in the past few decades as it gives useful information on DNA regarding its structure and stability. Typically, melting curves of DNA are obtained by monitoring the UV absorption at 260 nm. The disruption of base stacking decreases the electronic interaction between the bases so that it becomes easier for an electron to absorb a photon. Thus, denaturation leads to the hyperchromic effect, i.e., the increased absorption of light.