Bioactivity of levan based surfaces - Erginer, Merve (My University, 2014)
LEVAN TEMELLİ YÜZEYLERİN BİYOAKTİVİTESİ Polisakkaritler, yapıları gereği pek çok biyolojik aktiviteye sahiptirler. Günümüzde, mevcut antikoangülanlara ve biyouyumlu malzemelere benzer, biyouyumluluk gösteren, antikanser aktiviteye sahip antikoagülasyon özelliği yüksek doğal veya kimyasal olarak modifiye edilmiş polisakkaritlere olan ilgi artmaktadır. Doğal veya kimyasal olarak değiştirilerek elde edilen sülfatlanmış polisakkaritler, antikoagülan (pıhtı önleyici) etkinlik gösteren biyoaktif maddelerdir. Heparin, hayvansal kaynaklı ve kendiliğinden sülfatlı bir polisakkarit olup en çok kullanılan antikoagülandır. Heparini elde etmenin zorlukları, heparinin yapısal heterojenitesi, kontaminasyon riski ve kullanımında yol açtığı ciddi sağlık sorunları nedeniyle heparin benzeri yeni antikoagülan maddelerin geliştirilmesine yönelik kapsamlı araştırmalar yapılmaktadır. Levan, fruktoz monomerlerinden oluşan fruktan tipi bir doğrusal polimerdir. Suda çözünebilir, güçlü yapışkan ve film oluşturabilir bir ekzopolisakkarit (EPS) olması sebebiyle işlevsel bir biyopolimer olarak medikal ve kimyasal endüstrilerinde gittikçe yükselen bir popülariteye sahiptir. Heparin benzeri alternatiflere olan ihtiyacın yanında levan temelli biyomateryallerin potansiyel biyomedikal uygulamaları da göz önüne alınarak başlatılmış olan çalışmalarda, levan türevlerinin antikoagülan madde olarak kullanım potansiyelinin aydınlatılması hedeflenmiştir. Bu amaçla halofilik Halomonas smyrnensis AAD6T bakterisi tarafından üretilen levan polimeri, yapısına sülfat grupları katılacak şekilde kimyasal olarak değiştirilmiştir. Daha sonra, sentezlenen levan sülfat polimerlerinin antikoagülasyon aktivitelerinin hangi mekanizma üzerinden gerçekleştiğini açıklamak üzere çeşitli koagülasyon testleri (PT, APTT, TT ve Heptest) gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, sülfatlanmış levanın, kan pıhtılaşma mekanizması üzerinde, hem dozaj hem de izlediği yol bakımından heparin benzeri bir antikoagülan etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışmalara parallel olarak, bu tez kapsamında, sülfatlanmış levan polimerinin antikanser aktivitesi ve biyouyumluluğu araştırılmıştır. Aynı zamanda, lazer ile direkt yazma teknolojileri (LDW) kullanılarak sülfatlanmış levan polimerinin ince film kaplamaları elde edilip yüzeylerin biyouyumluluğu test edilmiştir. Levan sulfatın MCF-7 (insan göğüs adenokarsinoma) hücreleri üzerine antikanser aktivitesi yeterli derecede değilken L929 (mürin fibroblast) hücreleri üzerinde yüksek biyouyumluluk göstermiştir. Hücreler en yüksek dozla inkübe edilmesine ramen %61 canlılık göstermiştir.

Polysaccharides have biological activities due to their structural features. Nowadays, there is an increased interest in natural or chemically modified polymers with high anticoagulant activity, biocompatibility and anticancer activities which have similar activities to anticoagulants and biocompatible implants in present. Natural or modified sulfated polysaccharides are bioactive substances which exhibit anticoagulant (clot inhibitor) activity. Heparin, which is an animal sourced and naturally sulfated polysaccharide, is the most frequently used anticoagulant. Due to the difficulties in obtaining heparin, contamination risks and its structural heterogenity as well as serious health problems associated with its use, considerable research has been directed towards the development of new anticoagulant agents that could mimic heparin. Levan is a linear, fructan-type homopolymer of fructose residues. It is a water soluble, strongly adhesive and film forming exopolysaccharide (EPS), which is gaining escalating popularity as a functional biopolymer with diverse applications in medical and chemical industries. Considering the potential biomedical applications of levan- based biomaterials as well as the urgent need for heparin-mimetic alternatives, studies were initiated to elucidate the potential use of levan derivatives as anticoagulation agents in various applications. For this, levan polysaccharide produced by halophilic Halomonas smyrnensis AAD6T bacteria were chemically modified to integrate sulfate groups to its structure and the sulfated levans were shown to exhibit similar anticoagulant effect to heparin on blood clotting mechanism in terms of both dosage and inhibition pathway. As part of these ongoing studies, within the scope of this thesis, biological activities such as biocompatibility and anticancer activity of levan sulfate polymer were investigated. Moreover, levan sulfate thin film coatings were deposited with the use of Laser direct writing (LDW) Technologies and the biocompatibility of the surfaces were investigated with in vitro cell culture tests. Though the anticancer activity of levan sulfate against MCF-7 (human breast adenocarcinoma) cells was not at significant levels, biocompatibility of the levan sulfate polymer against L929 cell line was very high such that cell viability was about 61% even when cells were treated with the highest concentration.
Keywords: Biyomühendislik