Nöral yaşlanmaya yönelik nanopartikül geliştirilmesi ve in vitro etkinliğinin değerlendirilmesi ile oksidatif stresin hücre sertliğine etkisi
Development of nanoparticles for neural aging and evaluation of their in vitro efficacy and the effect of oxidative stress on cell stiffness
- Tez No: 1017522
- Danışmanlar: PROF. DR. RABİA ÇAKIR, DOÇ. DR. HÜSEYİN ÜVET
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yaşlanma, hücresel düzeyde zamanla biriken moleküler ve biyofiziksel değişimlerin sonucu olarak ortaya çıkan, çok faktörlü ve karmaşık bir biyolojik süreçtir. Özellikle nöral yaşlanma, nöronların yapısal ve fonksiyonel bütünlüğünün bozulmasına bağlı olarak bilişsel gerileme, demans ve çeşitli nörodejeneratif hastalıkların gelişiminde önemli bir rol oynamaktadır. Bu süreçte oksidatif stres, reaktif oksijen türlerinin (ROS) anormal birikimi yoluyla hücre zarı, hücre iskeleti ve çekirdek yapısını etkileyerek hücresel mekanik özelliklerde belirgin değişimlere neden olmaktadır. Oksidatif stres kaynaklı bu biyomekanik değişimler, apoptoz mekanizmaları ve hücre kaderi ile doğrudan ilişkilidir. Bu doktora tezinde, nöral yaşlanmaya yönelik doğal polimer tabanlı çift katmanlı nanopartiküllerin geliştirilmesi, biyolojik etkinliklerinin iki boyutlu ve üç boyutlu hücre kültür sistemlerinde incelenmesi ve hücreler üzerindeki biyomekanik etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, güçlü antioksidan özelliklere sahip olduğu literatürde bildirilen Damar Otu (Plantago lanceolata) ekstraktı potansiyel bir nöroprotektif ajan olarak seçilmiştir. Ekstraktın biyoyararlanımını ve hücresel etkinliğini artırmak amacıyla, kitosan ve aljinat polimerlerinden oluşan doğal, biyouyumlu ve çift katmanlı bir nanopartikül formülasyonu geliştirilmiştir. Sentezlenen nanopartiküller; partikül boyutu, zeta potansiyeli, yüzey morfolojisi, enkapsülasyon verimi ve salım profili açısından karakterize edilmiştir. Nanopartikül formülasyonunun biyolojik etkileri, in vitro nöral yaşlanma modeli oluşturulan SH-SY5Y hücre hattı üzerinde hem iki boyutlu hem de üç boyutlu hücre kültür sistemlerinde değerlendirilmiştir. Hücresel yaşlanma, D-galaktoz ile oluşturulmuş; hücre canlılığı, hücre morfolojisi ve yaşlanma belirteçleri analiz edilmiştir. Üç boyutlu hücre kültürlerinde ise spheroid oluşumu ve hücre migrasyonu incelenmiştir. Ek olarak, hücresel yaşlanmanın temel nedenlerinden olan oksidatif stres altında hücrelerin mekanik özellikleri akusto-holografik mikroskopi kullanılarak floresan bir işaretleme olmadan, gerçek zamanlı olarak analiz edilmiştir. Bu yöntemle hücre sertliği dağılımları haritalanmış ve apoptozun farklı evrelerine karşılık gelen biyomekanik değişimler tek hücre düzeyinde ayırt edilebilmiştir. Elde edilen bulgular, hücre sertliğindeki değişimlerin apoptoza karşı dirençle yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu çalışmanın, nöral yaşlanmanın mekanik temellerinin anlaşılmasına ve gelecekte geliştirilecek tanısal ve terapötik stratejilere katkı sağlaması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Aging is a multifactorial and complex biological process that emerges as a result of the gradual accumulation of molecular and biophysical alterations at the cellular level. In particular, neural aging plays a significant role in the development of cognitive decline, dementia, and various neurodegenerative diseases through the deterioration of the structural and functional integrity of neurons. In this process, oxidative stress induces pronounced changes in cellular mechanical properties by affecting the cell membrane, cytoskeleton, and nuclear structure through the abnormal accumulation of reactive oxygen species (ROS). These oxidative stress–induced biomechanical alterations are directly associated with apoptosis mechanisms and cell fate. In this doctoral thesis, the development of natural polymer–based double-layered nanoparticles for neural aging, the investigation of their biological efficacy in two-dimensional and three-dimensional cell culture systems, and the evaluation of their biomechanical effects on cells were aimed. Within this scope, Plantago lanceolata extract, reported in the literature to possess strong antioxidant properties, was selected as a potential neuroprotective agent. To enhance the bioavailability and cellular efficacy of the extract, a natural, biocompatible, core-shell nanoparticle formulation composed of chitosan and alginate polymers was developed. The synthesized nanoparticles were characterized in terms of particle size, zeta potential, surface morphology, encapsulation efficiency, and release profile. The biological effects of the nanoparticle formulation were evaluated on the SH-SY5Y cell line, in which an in vitro neural aging model was established, under both two-dimensional and three-dimensional cell culture conditions. Cellular aging was induced using D-galactose; cell viability, cell morphology, and aging-related markers were analyzed. In three-dimensional cell culture systems, spheroid formation and cell migration were further investigated. Additionally, under oxidative stress, one of the fundamental causes of cellular aging, the mechanical properties of cells were analyzed in real time using acousto-holographic microscopy without fluorescent labeling. This approach enabled the mapping of cell stiffness distributions and the discrimination of biomechanical alterations corresponding to different stages of apoptosis at the single-cell level. The findings demonstrate that changes in cell stiffness are closely associated with resistance to apoptosis. Overall, this study is expected to contribute to the understanding of the mechanical foundations of neural aging and to provide a novel platform for the development of future diagnostic and therapeutic strategies.
Benzer Tezler
- Alterations in the molecular properties of neural stem cells from aged brains and brain tumors
Yaşlı beyin ve beyin tümörlerinden elde edilen nöral kök hücrelerin moleküler özelliklerindeki değişiklikler
ÖZGE PELİN BURHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Nörolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MICHELLE MARIE ADAMS
- Postnatal fare ovaryum dokularında tert gen ekspresyonunun belirlenmesi
Determination of tert gene expressions in the postnatal mouse ovarian tissues
ESRA GÖZDE KÖŞEBENT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Histoloji ve EmbriyolojiAkdeniz ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFFET ÖZTÜRK
- Hatay ilinde yaşayan 65 yaş üzeri bireylerin“Aktif”ve“Başarılı”yaşlanma süreçlerine ilişkin deneyimleri
Experiences of individuals over 65 years old living in Hatay province regarding“Active”and“Successful”aging processes
ÖMÜR DELİVELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
SosyolojiBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiAile Çalışmaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL TİMURTURKAN
- Assessment of the effects of melatonin on the funtional deficits induced by cellular stress in obese donor derived mesenchymal STEM cells
Melatonin'in obez donor mezenkimal kök hücrelerinde hücresel strese bağlı olarak oluşan fonksiyon bozuklukları üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi
ECE GİZEM POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİMA SUSANNA FAUSTINA AERTS KAYA
- Investigation of the effect of heat treatments on the formability of the 6061 Al alloy
Isıl işlemlerin 6061 Al alaşımının şekillendirilebilirliğineetkisinin incelenmesi
RAŞİD AHMED YILDIZ
Doktora
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ