Osteo-nanozimler: Katalitik aktif SPION türevlendirmelerinin osteojenik hücresel yanıtları
Osteo-nanozymes: Osteogenic cellular responses to catalytically active SPION derivatives
- Tez No: 1021098
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLCİHAN GÜLSEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Metalik biyomalzemeler, Nanopartiküller, Metallic biomaterials, Nanoparticles
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Gıda ve Tarım Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Doğal enzimler yüksek katalitik özgüllüklerine rağmen yapısal kararsızlık, denatürasyona yatkınlık ve yüksek üretim maliyetleri nedeniyle rejeneratif tıp uygulamalarında sınırlı kalmaktadır. Enzim benzeri aktivite gösteren nanoyapılı malzemeler olan nanozimler, fizikokimyasal dayanıklılıkları ve ayarlanabilir yüzey kimyalarıyla güçlü alternatifler sunmaktadır. Bu çalışmada, laurik asitle stabilize edilmiş süperparamanyetik demir oksit nanopartikülleri; histidin, serin, aspartik asit ve glisin ile tekli veya ikili kombinasyonlar hâlinde EDC/NHS kimyası kullanılarak fonksiyonelleştirilmiştir. Doğal serin hidrolazların katalitik üçlü mimarisinden esinlenen bu yaklaşım ile alkalen fosfataz ve karbonik anhidraz benzeri çift katalitik aktiviteye sahip biyoaktif nanozimlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. FTIR, STEM ve DLS analizleri başarılı yüzey fonksiyonelleştirmesini ve partikül özelliklerini doğrulamıştır. Michaelis-Menten kinetik analizleri, tüm varyantların çift enzim benzeri aktivite gösterdiğini ve katalitik etkinliğin bağlanan amino asitlerin türüne ve kombinasyonuna bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Serin ile fonksiyonelleştirilmiş SPION'lar en yüksek fosfataz benzeri etkinliği ve kalsiyum mineralizasyonunu göstermiştir. Histidin-glisin ikili sistemi ise hücresel metabolik aktiviteyi artırmış ve doza bağlı erken osteojenik hücre iskeleti yeniden düzenlenmesini uyarmıştır. Tüm formülasyonlar incelenen konsantrasyonlarda biyouyumlu bulunmuştur. Bulgular, katalitik çok yönlülüğü osteoindüktif potansiyelle birleştiren, manyetik olarak yönlendirilebilir ve hedeflenebilir çok işlevli bir nanozim platformu ortaya koymaktadır. Bu platform, kemik doku mühendisliği uygulamaları için rasyonel ve biyolojik olarak aktif bir biyomateryal stratejisi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Despite their high catalytic efficiency, natural enzymes are limited by structural instability, susceptibility to denaturation, and costly production, which restrict their translational use in regenerative medicine. Nanozymes, nanomaterials exhibiting intrinsic enzyme-mimetic activity, have emerged as robust alternatives offering superior physicochemical stability and tunable surface chemistry. In this study, bioactive, amino acid-functionalized, lauric acid-stabilized SPION-based nanozymes were rationally designed by covalently conjugating histidine, serine, aspartic acid, and glycine onto the nanoparticle surface via EDC/NHS chemistry, individually or in dual combinations. Inspired by the catalytic triad architecture of natural serine hydrolases, this approach aimed to develop nanozymes with concurrent alkaline phosphatase- and carbonic anhydrase-like catalytic activities. FTIR, STEM, and DLS analyses confirmed successful surface functionalization and particle characteristics. Michaelis-Menten kinetic analyses demonstrated dual enzyme-like activity across all variants and revealed that catalytic efficiency was governed by the identity and combination of the conjugated amino acids. Serine-functionalized SPIONs exhibited the highest phosphatase-like activity and calcium mineralization. The histidine-glycine dual system enhanced cellular metabolic activity and induced dose-dependent early osteogenic cytoskeletal remodeling. All formulations were biocompatible at the investigated concentrations. Collectively, these findings establish a magnetically guidable, targetable, and multifunctional nanozyme platform that integrates catalytic versatility with osteoinductive potential. This platform offers a rational and biologically active biomaterial strategy for bone tissue engineering applications.
Benzer Tezler
- Osteo-mimetik kültür ortamı tasarımı ile kemik iliği mezankimal kök hücrelerinin osteojenik farklılaşma kapasitesinin artırılması
Increasing osteogenic differentiation capacity of bone marrow mesenchymal stem cells by design of osteo-mimetic culture environment
ELİT ÖZELÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikKastamonu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY EMİN
- Tooth germ-derived stem cells in bone tissue engineering: Analysis of osteo-odontogenic potential
Kemik doku mühendisliğinde diş germ kaynaklı kök hücreler: Osteo-odontojenik potansiyel
FATMA ÇAYIR GÜNEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Kitosan ve kitosan nanopartikülünün dental pulpa kök hücrelerinin osteo/odontojenik farklılaşmasına etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of chitosan and chitosannanoparticle on osteo/odontogenic di̇fferentiation ofdental pulp stem cells
İLAY SENA ALTINOVA GÖNEN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2022
Diş HekimliğiBezm-İ Alem Vakıf ÜniversitesiÇocuk Diş Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞERİFE ÖZDEMİR
- İntertrokanterik kalça kırığı öncesi ciddi derecede hareketsiz olan ileri yaş osteo sarkopenik hastalarda venöz tromboemboli riski az midir? Trombosit yüzey antijeni genetik analizi
Is the risk of venous thromboembolism reduced in elderly osteosarcopenic patients with intertrochanteric hip fracture and severe pre-fracture immobilization? A genetic analysis of platelet surface antigens
BERK GEDİK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2025
GenetikSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DEMİRKALE
- Alveolar mikroosteoperforasyonun diş hareket hızına olan etkisinin incelenmesi
Effect of alveolar micro-osteoperforations on the rate of tooth movement
GENCER HUNILER