Silika mezogözenekli ilaç taşıyıcı sistemlerin makrofaj hücreleri üzerindeki sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Investigation of the cytotoxic effects of silica mesoporous drug delivery systems on macrophage cells
- Tez No: 1014705
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ PEMBEGÜL UYAR ARPACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bağışıklık sistemi, vücudu zararlı mikroorganizmalar (bakteri, virüs, mantar ve parazitler) ile toksinlere karşı koruyan, onları tanıyan ve yok eden karmaşık bir savunma mekanizmasıdır. Ayrıca, anormal hücrelerin, örneğin kanser hücrelerinin, gelişimini kontrol ederek vücudun sağlığını korur. Bu sistemin temel bileşenlerinden biri olan makrofajlar, patojenleri tanıma, yok etme ve bağışıklık yanıtını aktive etme gibi kritik roller üstlenir. Makrofajlar, hücresel atıklar, yabancı maddeler, mikroorganizmalar ve kanser hücreleri gibi sağlıklı vücut hücrelerine özgü proteinler içermeyen tüm yapıları fagositoz adı verilen bir süreçle yutarak sindirir. Bu çalışmada mezogözenekli silika yapılardan biri olan SBA-15'in saf ve fonksiyonelleştirilmiş biçimleri kullanılmıştır. Sentezlenen bileşiklerin yapısı ve morfolojisi, düşük açılı XRD spektroskopisi (SAXS), yüksek açılı XRD, azot (N2) adsorpsiyon-desorpsiyon analizi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) gibi çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Mezogözenekli silika esaslı materyaller, yüksek yüzey alanları, düzenli gözenek yapıları, kimyasal kararlılıkları ve yüzey modifikasyonuna uygunlukları nedeniyle biyomedikal uygulamalarda, özellikle ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesinde önemli bir yere sahiptir. Bu materyaller arasında yer alan SBA-15, hekzagonal düzenli mezogözenek mimarisi, geniş gözenek hacmi ve fonksiyonel gruplarla modifiye edilebilir yüzey yapısı sayesinde dikkat çekmektedir. Bununla birlikte, bu tür nanoyapıların biyolojik sistemlerde güvenli şekilde kullanılabilmesi için hücrelerle etkileşimlerinin ve olası sitotoksik etkilerinin ayrıntılı olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Özellikle fagositik özellik gösteren makrofaj hücreleri, nanoparçacıklarla doğrudan etkileşime girebildiğinden, mezogözenekli silika sistemlerin biyouyumluluk değerlendirmesinde uygun bir hücresel model oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, saf SBA-15 ile farklı amin fonksiyonel grupları kullanılarak yüzeyi modifiye edilmiş S4-SBA-15, S5-SBA-15 ve S6-SBA-15 materyallerinin yapısal özellikleri ve RAW 264.7 fare monosit/makrofaj hücre hattı üzerindeki sitotoksik etkileri incelenmiştir. Sentezlenen materyallerin yapısal, tekstürel ve morfolojik özellikleri düşük açılı X-ışını kırınımı, azot adsorpsiyon–desorpsiyon analizi, taramalı elektron mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi yöntemleriyle değerlendirilmiştir. Karakterizasyon analizleri sonucunda SBA-15'in düzenli mezogözenekli yapıya sahip olduğu, yüzey fonksiyonelleştirme sonrasında yüzey alanı ve gözenek hacminde azalma meydana geldiği, ancak mezogözenekli yapının genel olarak korunduğu belirlenmiştir. Materyallerin biyolojik etkilerinin değerlendirilmesi amacıyla RAW 264.7 hücreleri, 1,95–500 µg/mL konsantrasyon aralığında S0, S4, S5 ve S6 örnekleri ile 48 saat süreyle inkübe edilmiş ve hücre canlılığı XTT testi ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre saf SBA-15 örneği olan S0-SBA-15 için IC₅₀ değerinin 500 µg/mL'nin üzerinde olduğu ve incelenen konsantrasyon aralığında belirgin sitotoksik etki oluşturmadığı saptanmıştır. S5-SBA-15 örneğinde de IC₅₀ değerinin 500 µg/mL'nin üzerinde olması, bu materyalin RAW 264.7 hücreleri üzerinde yüksek biyouyumluluk sergilediğini göstermiştir. Buna karşılık, S4-SBA-15 için IC₅₀ değeri 336 µg/mL olarak hesaplanmış; S6-SBA-15 için ise IC₅₀ değerinin 350–400 µg/mL aralığında olduğu belirlenmiştir. Bu bulgular, S4 ve S6 örneklerinin düşük ve orta konsantrasyonlarda biyouyumlu özellik gösterdiğini, ancak yüksek konsantrasyonlarda hücre canlılığını azaltıcı etki oluşturabildiğini ortaya koymuştur. Genel olarak değerlendirildiğinde, SBA-15'in yüzey fonksiyonelleştirilmesinde kullanılan amin grubu türünün hücresel yanıt üzerinde belirleyici olduğu görülmüştür. Biyouyumluluk açısından örnekler S5-SBA-15 ≈ S0-SBA-15 > S6-SBA-15 ≥ S4-SBA-15 şeklinde sıralanabilir. Sonuç olarak, özellikle S0-SBA-15 ve S5-SBA-15 materyallerinin RAW 264.7 makrofaj hücre hattı üzerinde düşük sitotoksisite göstermesi, bu yapıların biyomedikal uygulamalarda ve ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesinde ileri çalışmalar için umut verici adaylar olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The immune system is a complex defense mechanism that protects the body from harmful microorganisms (bacteria, viruses, fungi, and parasites) and toxins, recognizing and eliminating them. It also maintains the body's health by controlling the development of abnormal cells, such as cancer cells. One of the key components of this system, macrophages, play critical roles such as recognizing and eliminating pathogens, and activating the immune response. Macrophages digest and destroy all structures that do not contain proteins specific to healthy body cells, such as cellular waste, foreign particles, microorganisms, and cancer cells, through a process known as phagocytosis. In this study, one of the mesoporous silica structures, SBA-15, in its pure and functionalized forms, was used. The structure and morphology of the synthesized compounds were examined using various characterization techniques, including low-angle XRD spectroscopy (SAXS), high-angle XRD, nitrogen (N2) adsorption-desorption analysis, scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). Mesoporous silica-based materials have gained considerable attention in biomedical applications, particularly in the development of drug delivery systems, due to their high surface area, ordered pore structure, chemical stability, and suitability for surface modification. Among these materials, SBA-15 is a prominent mesoporous silica structure characterized by its hexagonally ordered pore architecture, large pore volume, and modifiable surface silanol groups. However, for the safe use of such nanostructured materials in biological systems, their interactions with cells and possible cytotoxic effects must be carefully evaluated. Macrophages, which have phagocytic properties and can directly interact with nanoparticles, represent an appropriate cellular model for assessing the biocompatibility of mesoporous silica-based systems. In this thesis, the structural properties and cytotoxic effects of pure SBA-15 and its amine-functionalized derivatives, namely S4-SBA-15, S5-SBA-15, and S6-SBA-15, were investigated on the RAW 264.7 mouse monocyte/macrophage cell line. The structural, textural, and morphological properties of the synthesized materials were characterized using low-angle X-ray diffraction, nitrogen adsorption–desorption analysis, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Fourier-transform infrared spectroscopy. Characterization results indicated that SBA-15 exhibited an ordered mesoporous structure. Following surface functionalization, decreases in surface area and pore volume were observed, while the general mesoporous architecture was largely preserved. To evaluate the biological effects of the materials, RAW 264.7 cells were treated with S0, S4, S5, and S6 samples at concentrations ranging from 1.95 to 500 µg/mL for 48 hours, and cell viability was determined using the XTT assay. According to the results, the IC₅₀ value of pure SBA-15, defined as S0-SBA-15, was found to be above 500 µg/mL, indicating that it did not cause marked cytotoxicity within the tested concentration range. Similarly, the IC₅₀ value of S5-SBA-15 was also above 500 µg/mL, suggesting that this material exhibited high biocompatibility toward RAW 264.7 cells. In contrast, the IC₅₀ value of S4-SBA-15 was calculated as 336 µg/mL, while the IC₅₀ value of S6-SBA-15 was determined to be in the range of 350–400 µg/mL. These findings demonstrate that S4 and S6 samples maintained biocompatible behavior at low and moderate concentrations but showed a reduction in cell viability at higher concentrations. Overall, the results revealed that the type of amine functional group used for SBA-15 surface modification plays a decisive role in cellular response. In terms of biocompatibility, the samples can be ranked as S5-SBA-15 ≈ S0-SBA-15 > S6-SBA-15 ≥ S4-SBA-15. In conclusion, the low cytotoxicity observed especially for S0-SBA-15 and S5-SBA-15 on RAW 264.7 macrophage cells suggests that these materials may be promising candidates for further studies in biomedical applications and the development of drug delivery systems.
Benzer Tezler
- Mezogözenekli silika ilaç taşıyıcı sistemlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve ilaç salım kinetiğinin incelenmesi
The preparation and characterization of mesoporous silica drug carrier systems and investigation of drug release kinetics
ZEYNEP ÖZAYDIN AKYÜREK
Doktora
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU
- Yeni akıllı silika nanotaşıyıcı sentezi ve ilaç salım uygulamaları
Synthesis and drug delivery applications of new smart silica nanocarrier
HALİL ATTAR
- Dekstran kaplı silika aerojellerin kolon kanseri tedavisi için ilaç salım sistemi olarak geliştirilmesi
Development of dextran-coated silica aerogels as a drug release system for colon cancer treatment
ECEM TİRYAKİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL YÜCEL
DR. YELİZ BAŞARAN ELALMIŞ
- Kontrollü ilaç salınımı yapan, lüminesans özellikli M2MoO5:Eu3+-MCM-41 (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+) nanoyapıların sentezi
Synthesis of luminescent M2MoO5:Eu3+-MCM-41 (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+) nanostructures with controlled drug release
ALİ İHSAN KARAÇOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
KimyaBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH MEHMET EMEN
- Nanokompozit malzemeler ile kontrollü ilaç salım sistemlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of controlled drug release systems by nanocomposite materials
EHSAN SANATTALAB
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEN GÜRDAĞ