Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorKaran, Birgül
dc.contributor.authorİçten, Okan
dc.date.accessioned2017-11-08T08:41:17Z
dc.date.available2017-11-08T08:41:17Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-10-20
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/4044
dc.description.abstractIn the first part of this PhD study, Fe3O4-GdBO3 nanocomposites were prepared via a hydrothermal route using simple and biocompatible inorganic chemicals. Borax (BX) and boric acid (BA) were used as the boron precursors; plain and PEGylated magnetite were used as the source precursors for Fe3O4 and Gd(NO3)3.6H2O as the source of Gd(III). The experimental conditions were systematically varied to link the properties of the final composites with the methodology. The products obtained by depositing gadolinium borate over magnetite were analyzed by powder X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), Thermogravimetric Analysis (TGA) and magnetization measurements. The XRD patterns of the nanocomposites showed a bi-phase pattern with reflections matching with those of Fe3O4 and GdBO3. The results showed that the experimental parameters e.g. using either BX or BA, uncoated- or polyethylene glycol (PEG) coated-Fe3O4 as the precursors, changing reactant concentrations and the pH, all influence the structure of the borate coating, coverage type, size and morphology of the nanocomposites and saturation magnetization values to some extent. The coating was yielded in the form of vaterite-type orthoborate [Gd3(B3O9)] with BA and iclinic-GdBO3 with BX, both having the Gd/B ratio of 1/1. PEGylated Fe3O4 appeared to be a preferable support for coating with the borate layer to obtain smaller size and uniform composite structures. The composites prepared with BX displayed typical TEM images where a bunch of spherical 20-40 nm size magnetite nanoparticles were surrounded with a gadolinium borate cloud while nearly cubic, pseudo core-shell nanocomposite particles of 100-150 nm size were obtained with BA at pH 9. The prepared Fe3O4-GdBO3 nanocomposites all displayed soft ferromagnetic properties that might be relevant for applications in biotechnology and medicine. Hydrothermal synthesis offered the advantages of simplicity, efficiency and allowed for the preparation of controlled nanocomposite structures by carefully tuning the experimental conditions. The second part of this study involves the bioconjugation of GdBO3-Fe3O4 nanocomposites. The bioconjugation processes were performed with citric acid (CA) and floresceinisothiocyanate-doped silica (FITC-SiO2), followed by the treatment with folic acid (FA). The successful functionalization of the nanocomposite particles was demonstrated by qualitative and quantitative (X-Ray Photoelectron Spectroscopy/XPS, SEM, TEM, Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy/ICP-OES) analytical data. All bioconjugates displayed soft ferromagnetic properties and zeta potential values that are appropriate for biological applications. The 10B and 157Gd contents were ca. 1014 atom/g making them promising agents for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), Gadolinium Neutron Capture Therapy (GdNCT) and the combined GdBNCT. The Gd/Fe molar ratios (0.27-0.63) provided capability for T1- or dual (T1+T2) magnetic resonance imaging (MRI). Finally, to examine the biocompatibility and possible applicability of these particles for NCT and MRI imaging, in vitro tests were performed. Flow cytometry results with MIA-Pa-CA- 2 cells demonstrated that there is a dose-dependent increase in cellular uptake of all nanocomposites. The dot-plot analysis of MIA-PaCA-2 cells showed that all nanocomposite particles penetrated into MIA-Pa-CA-2 cells after incubation at 10 μg/mL. The cells began to show fluorescence intensity after incubated with 1 μg/mL concentration and the green dots due to FITC were clearly observed at the 10 μg/mL incubation. Overall, a 10g of FAconjugated nanocomposite containing 1015 atoms of 10B and 157Gd was found effective for 0.125x106 cancer cells making 1010 atoms per cell. The boron and gadolinium contents exceed the required concentrations to sustain a neutron capture reaction for BNCT and GdNCT by tenfold also providing an appropriate Gd/10B ratio for GdBNCT. The bioconjugated nanoplatforms of GdBO3-Fe3O4 composites, introduced herein, proved to have potential features of next generation agents for theranostic applications like “magnetically targeted therapy, fluorescence imaging, magnetic resonance imaging/diagnosis and neutron capture therapy”.tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectMagnetit, gadolinyum borat, hidrotermal, çok-modlu manyetik nanokompozitler, nötron yakalama tedavisi, manyetik rezonans görüntüleme.tr_TR
dc.titleBİYOMEDİKAL UYGULAMALAR İÇİN ÇOK-İŞLEVLİ DEMİR OKSİT-GADOLİNYUM BORAT KOMPOZİT NANOPLATFORMLARIN GELİŞTİRİLMESİtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetBu doktora çalışmasının ilk bölümünde, basit ve biyouyumlu inorganik kimyasallar kullanılarak ve bir hidrotermal yolla Fe3O4-GdBO3 nanokompozitleri hazırlandı. Bor kaynağı olarak boraks (BX) ve borik asit (BA), demir oksit olarak kaplanmamış ve PEG-lenmiş (polietilen glikol) magnetit (Fe3O4) ve Gd(III) kaynağı olarak Gd(NO3)3.6H2O kullanıldı. Elde edilen kompozitlerin özelliklerini metodoloji ile ilişkilendirmek amacıyla deneysel koşullar sistematik olarak değiştirildi. Fe3O4 üzerine GdBO3 kaplanmasıyla elde edilen ürünler X-Işını Kırınımı (XRD), Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dispersif X- Işını Spektroskopisi (EDS), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Termogravimetrik Analiz (TGA) ve manyetizasyon ölçümleri ile karakterize edildi. Toz XRD desenleri, Fe3O4 ve GdBO3 yansımaları ile örtüşen iki-fazlı kompozitlerin oluştuğunu gösterdi. BX veya BA kullanımı, kaplanmamış veya PEG kaplanmış Fe3O4 kullanımı, reaktantların mol oranının değiştirilmesi ve pH gibi deneysel parametrelerin kaplanan borat yapısını, boyutunu, nanokompozit morfolojisini ve doyum manyetizasyon değerini etkilediği görüldü. Bor kaynağı olarak BA kullanıldığında vaterit tipi [Gd3(B3O9)], BX kullanıldığında ise triklinik GdBO3 içeren ve Gd/B mol oranı 1:1 olan orat fazları oluştu. Daha küçük ve düzgün kompozit yapılar elde etmek için PEG kaplı Fe3O4 nanoparçacıklarının daha elverişli bir destek malzemesi olduğu anlaşıldı. BX ile hazırlanan nanokompozitlerin TEM görüntülerinde; 20-40 nm büyüklüğünde magnetit nanoparçacıklarının gadolinyum borat bulutu ile çevrelendiği, BA ile hazırlanan nanokompozitlerin ise 100-150 nm boyutunda kübik şekilde parçacıklardan oluştuğu anlaşıldı. Hazırlanan Fe3O4-GdBO3 nanokompozitlerin hepsi, biyoteknoloji ve tıp uygulamaları için uygun olabilecek yumuşak ferromanyetik özellikler sergiledi. Uygulanan hidrotermal sentez tekniği; basitlik, verimlilik ve deney koşullarının ayarlanmasıyla kontrollü nanokompozit yapılarının hazırlanmasına izin veren avantajlı bir yöntem olarak değerlendirildi. İkinci bölüm, Fe3O4-GdBO3 nanokompozitlerinin biyo-işlevlendirilmesini içermektedir. Biyo-konjugasyon işlemi (i) sitrik asit (CA) ve (ii) Floresein izotiyosiyanat katkılanmış silika (FITC-SiO2) ve ardından folik asit (FA) ile gerçekleştirildi. Çeşitli nitel ve nicel analiz teknikleriyle (X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi / XPS, SEM, TEM, İndüktif Eşleşmiş Plazma-Optik Emisyon Spektroskopisi / ICP-OES) nanokompozitlerin başarılı bir şekilde işlevlendirildiği gösterildi. Hepsinin biyolojik uygulamalar için uygun yumuşak ferrromanyetik özelliğe ve zeta potansiyeline sahip olduğu bulundu. Biyokonjuge nanokompozitlerdeki ortalama 10B ve 157Gd içerikleri 1014 atom/μg olarak hesaplandı ve Gd/Fe mol oranlarının da 0.27-0.63 arasında değiştiği bulundu. Bu değerler; Fe3O4-GdBO3 nanokompozitlerinin BNCT, GdNCT ve kombine GdBNCT uygulamalarında kullanılabileceğini ve Gd/Fe oranının ayarlanabilir olması ile aynı zamanda multi-modal MRI (T1, T+T2) ajanı olarak da kullanılabileceklerini gösterdi. Son olarak; bu parçacıkların biyouyumluluğu ve NCT/MRI uygulamalarındaki olası kullanılabilirliğini incelemek için, in vitro hücre çalışmaları yapıldı. MIA-Pa-CA-2 hücreleriyle yapılan akış sitometre çalışmaları, nanokompozit parçacıklarının doza bağlı olarak kanserli hücreler tarafından alımının arttığını gösterdi. Nokta-alan analizleri, 10 μg/mL konsantrasyondaki nanokompozit örnekleri ile inkübasyon sonucunda tüm parçacıkların hücre içine girdiğini; 1 μg/mL konsantrasyon ile floresans gözlenmeye başladığını ve 10 μg/mL ile inkübasyon sonucunda oldukça net floresans görüntüleme yapıldığını gösterdi. 1015 tane 10B ve 157Gd atomu içeren 10 g FA-konjuge nanokompozit örneğinin 0.125x106 tane kanser hücresiyle etkileştiği, bu değerin BNCT ve GdNCT için istenen değerin on kat fazlası olduğu ve aynı zamanda GdBNCT için de uygun bir Gd/10B oranının sağlandığı anlaşıldı. Bu çalışmada hazırlanan yeni nesil biyo-işlevlendirilmiş Fe3O4–GdBO3 kompozit nanoplatformlarının, “manyetik hedefli tedavi, floresan görüntüleme, manyetik rezonans görüntüleme, nötron yakalama tedavisi” gibi potansiyel teranostik uygulamalar için uygun kapasitede oldukları gösterilmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR
dc.contributor.authorID160723tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster