Nanoteknoloji, insanoğlunun varoluşu ile bugüne gelişinde üretim sürecindeki en önemli kilit taşlarından biridir. Homo habilis’den başlayan bu üretim süreci ile insanlar zaman geçtikçe bilgi birikimiyle çağın gereklerine uygun ürünler üretmeye başlamışlar, Sanayi Devrimiyle birlikte endüstriyel alanda büyük bir ilerleme olmuş, icatlar, keşifler, teknolojik ve bilimsel gelişmeler sağlanmıştır. İçinde bulunduğumuz 21. yüzyıla geldiğimizde ise ihtiyaçlar daha da çeşitlendiği ve bu ihtiyaçlara göre üretilmeye başlandığı görülmektedir. Böylelikle nanoteknoloji bilimi gün yüzüne çıkmıştır. Nano kelimesi Yunanca kökenlidir ve anlamı küçük, ufak anlamına gelir. Nanoteknoloji kelimesini ilk olarak Richard Feynman 1959 yılında kuantum elektromekaniği alanında çalışmalarını sürdürürken makalelerinde ve derslerinde kullanmaya başlamıştır. Feynman, nanoteknoloji ismiyle yeni bir teknolojik üretim sürecine geçilmesi gerektiğini savunarak, bu süreçte atomların kullanılmasını, yani bu teknoloji sayesinde atomik seviyede farklı yapılar oluşturulması fikrini ortaya atmıştır.
Nanoteknoloji kelimesi ve kavramı daha sonra çeşitli bilim dallarında sıkça kullanılmıştır. Özellikle kuantum fizikçileri nanoteknoloji alanında çalışmalar yaparak karbon nanotüpler yapmışlardır. Nanoteknoloji pratik olarak ilk defa bilgisayar endüstrisinde kendine yer bulmuştur. Bilgisayarların kısa sürede bu hesaplama becerileri askeri, ticari ve bilimsel anlamda büyük ilgi çekmiştir. Vakumlu tüpler ve transistörlerden oluşan ve bu nedenle oda büyüklüğünde olan bilgisayarların işlem gücünün daha da arttırılması için, 1960’lı yılların sonlarına doğru mikroçip teknolojisi geliştirildi.
Nanoteknoloji tekstil sektöründe ilk zamanlarda askeri kıyafetler ve astronot kıyafetlerinde kullanılmaya başlanmış, moleküler seviyede iyi organize olmuş atomlardan elde edilen kumaşlarla sıcağa, soğuğa, kurşunlara ve şarapnellere karşı dayanıklı kıyafetler üretilmiştir. Sonrasında ise profesyonel trekking, dağcılık gibi spor alanlarında kullanılmak üzere üretilmiş kıyafetler mağazalarda yerini almıştır. Birçok alanda kendine yer bulan nanoteknoloji, havacılık ve uzay alanında da büyük öneme sahiptir. Günümüzdeki uçaklar sürtünme kuvvetine ve ısıya karşı dirençli ve olabildiğince hafif olan nanoteknolojik malzemelerle üretilmektedir.
Tıp dünyasında son zamanlarda nanoteknolojinin minimal yapısı ile programlanmış ilaçlar üretilmesi gündemdedir. Böylece ilaç uygulanması sonra bütün vücuda dağılması önlenerek, sadece hastalığın bulunduğu bölgeye etki etmesi sağlanacak, hedefe yönelik akıllı ilaçların oluşturulması için önemli bir teknik olmuştur. Önemli bir adım da, mikroskobik büyüklükte robotların yapılıp ölümcül hastalıkların tedavisinde kullanılması olmuştur. Bilhassa, kanser hastalarında tümörlerin alınması bakımından diğer tedavi yöntemlerine göre ve özellikle kemoterapiye kıyasla oldukça umut vadeden bir yöntem olarak görülmektedir. Şırıngaya doldurulacak olan nanoteknolojik robotlu ilaçlar, insan vücuduna enjekte edildikten sonra kanserli bölgeyi tedavi edebilir veya tümörleri besleyen damarları kapatabilirler.
Nanoteknoloji ile üretilen ilaçlar, kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Onivyde®, FDA tarafından kullanımı onaylanan üçüncü kemoterapi ilacı olup, nanoteknoloji ile üretilmiştir; Abraxane® ve Doxil® de bu teknoloji ile üretilen ilaçlardır. FDA, 22 Ekim 2015’te, daha önce gemsitabin bazlı kemoterapi almış ileri evre pankreas kanseri hastalarının tedavisinde, 5-fluorourasil ve lökovorin ile kombinasyon halinde Onivyde’in kullanımını onaylamıştır. ABD Gıda ve İlaç Dairesi 13 Şubat 2024 tarihinde (FDA), metastatik pankreas adenokarsinomunun birinci basamak tedavisi için lipozomal irinotekanın (Onivyde®) oksaliplatin, fluorourasil ve lökovorin ile birlikte kullanımına onay vermiştir. Klasik kemoterapi ilacı olan irinotekanın nanoteknolojik yöntemler kullanılarak lipozom miçellerle kaplanmasıyla bu yeni form elde edilmiştir.
İrinotekan (Şekil 1) karbamat ester olan piranoindolizinokinolinler sınıfının bir üyesidir. Öncelikle kolorektal kanser tedavisinde kullanılan Gemsitabin bazlı tedaviyi takiben hastalığın ilerlemesinden sonra pankreasın metastatik adenokarsinomu olan hastaların tedavisinde 5-fluorourasil ve lökovorin ile kombinasyon halinde kullanılır Ön ilaç olup , karbamat ester grubunun hidrolizi yoluyla yaklaşık 1000 kat daha aktif olan aktif metaboliti SN-38’e dönüşür. Apoptoz indükleyicisi, EC 5.99.1.2 (DNA topoizomeraz) inhibitörü, antineoplastik ajandır. İrinotekan, topoizomeraz I-DNA kompleksine bağlanarak DNA zincirinin yeniden bağlanmasını önler ve çift sarmallı DNA kırılmasına ve hücre ölümüne neden olur. İrinotekan’ın etkisi hücre döngüsü fazına özgüdür (S fazı). Bir piranoindolizinokinolin, bir N-açilpiperidin, bir karbamat ester, bir üçüncül alkol, üçüncül amino grubu, bir delta-lakton yapılarını içerir.
Şekil 1. İrinotekan: (S)-4,11-Dietil-3,4,12,14-tetrahidro-4-hidroksi-3,14-diokso-pirano[3′,4′:6,7]-indolizino[1,2-b]kinolin-9-il-[1,4′-bipiperidin]-1′-karboksilat
İrinotekan ve aktif metaboliti SN-38, topoizomeraz I-DNA kompleksine bağlanır ve bu tek iplikçik kopmalarının yeniden bağlanmasını önler. İrinotekanın aktif metabolit SN-38’e metabolik dönüşümüne karboksilesteraz enzimleri aracılık eder ve esas olarak karaciğerde meydana gelir. SN-38 daha sonra ağırlıklı olarak UDP-glukuronosil transferaz 1A1 (UGT1A1) enzimi ile konjuge edilerek SN38 glukuronit metabolitine dönüşür. Yakın zamanda tanımlanan bir metabolit, sitokrom P450 3A4’ün etkisiyle oluşan 7-etil-10-[4-N-(5-aminopentanoik asit)-1-piperidino]-karboniloksi-kamptotesindir (APC). Safra ve idrarda çok sayıda başka tanımlanamayan metabolitler tespit edilmiştir.
İnsanlarda elde edilen SN38 seviyeleri, ilgili irinotekan seviyelerinden yaklaşık 100 kat daha düşüktür, ancak bu konsantrasyonlar önemlidir çünkü SN38, ana bileşikten 100 ila 1000 kat daha sitotoksiktir. SN38 plazma proteinlerine %95 oranında bağlanır.
Nanoteknolojinin kullanılması hedefe yönelik akıllı ilaçların oluşturulması için önemli bir strateji olmalı, bu konuda bilimsel çalışmalar ve projeler üretilmelidir.
KAYNAKLAR
https://teknoloji.org/nanoteknoloji
Irinotecan | C33H38N4O6 | CID 60838 – PubChem (nih.gov)
