Programmable nanoparticles: Advancing biomimicry from enzymes to cells
Programlanabilir nanoparçacıklar: Biyomimetiğin enzimlerden hücrelere ilerleyişi
- Tez No: 1021103
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLCİHAN GÜLSEREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Konya Gıda ve Tarım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, programlanabilir nanoteknoloji alanında çok katmanlı bir paradigma ortaya koymakta ve biyomimetik mimarileri, izole moleküler işlevlerden özerk hücresel davranışlara doğru sistematik bir şekilde ilerletmektedir. Pasif difüzyon, yetersiz hedef hassasiyeti ve yapısal kararsızlık gibi geleneksel statik nanomalzemelerin sistemik sınırlamalarını aşmak amacıyla, üç farklı yapısal katman üzerinden kapsamlı bir duyarlı nanoplatform kütüphanesi tasarlanmıştır. 1. Katmanda, amino asit ile modifiye edilmiş fulleren nanoenzimler ve histidin ile süslenmiş bakır nanokatalizörlerin (Cu-TYRm) sentezlenmesi yoluyla moleküler düzeyde işlevsel taklit gerçekleştirilmiştir. Bu platformlar, karmaşık çoklu enzimatik kaskadları ve doğal tirozinaz kinetiğini başarıyla taklit ederek, çevresel detoksifikasyon ve ultra hassas elektrokimyasal biyosensörleme için son derece kararlı alternatifler sunmuştur. 2. Aşamaya geçildiğinde, odak noktası yapısal taklit ve arayüzey mühendisliğine kaydı. Eşzamanlı boya bozunumu ve nanomolar aralığında antimikrobiyal etki için pektin-nisin içeren altın nanopartiküller (AuNP@NisPec) geliştirildi. Aynı zamanda, viral enfeksiyon yollarını yapısal olarak engellemek üzere programlanabilir kendiliğinden birleşen peptid nanofiberler (PNF'ler) makromoleküler kalkanlar olarak tasarlandı; buna karşılık, işlevselleştirilmiş trans-gözenekli lipit membran sistemi, aktif levosetirizin ilaç enantiyomerlerinin ultra hassas ve stereoselektif izolasyonu için bir platform sağladı. Son olarak, 3. Aşama, kolorektal adenokarsinom membranlarıyla kamufle edilmiş, akıllı, flagella ile çalışan polimerik nanorobotların üretilmesiyle hücresel düzeyde davranış taklidi ile sonuçlandı. Glikoz gradyanlarını flagella motorunun dönüşü yoluyla mekanik itiş gücüne dönüştüren hücre içi glikoz oksidaz motoru tarafından otonom olarak tahrik edilen bu nanorobotlar, homotipik hücre hedefleme özelliğinden yararlanarak kemoterapötik yükleri doğrudan kanser mikroortamlarına ulaştırmaktadır. Toplu olarak bakıldığında, bu disiplinlerarası çalışma biyo-nanoteknoloji için çığır açıcı bir model sunmakta ve nano ölçekli mimarilerin aşamalı olarak programlanmasının, canlı sistemlerin zarafetini, katalitik verimliliğini ve davranışsal özerkliğini başarıyla taklit edebileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This dissertation establishes a multi-tiered paradigm in programmable nanotechnology, systematically advancing biomimetic architectures from isolated molecular functions to autonomous cellular behaviors. To overcome the systemic limitations of traditional static nanomaterials—such as passive diffusion, poor target precision, and structural instability—a comprehensive library of responsive nanoplatforms was engineered across three distinct structural tiers. In Tier 1, molecular-level functional mimicry was realized by synthesizing amino acid-modified fullerene nanozymes and histidine-decorated copper nanocatalysts (Cu-TYRm). These platforms successfully replicated complex multi-enzymatic cascades and native tyrosinase kinetics, providing highly stable alternatives for environmental detoxification and ultra-sensitive electrochemical biosensing. Moving to Tier 2, the focus shifted to structural mimicry and interfacial engineering. Pectin-nisin containing gold nanoparticles (AuNP@NisPec) were developed for concurrent dye degradation and nanomolar-range antimicrobial action. Concurrently, programmable self-assembling peptide nanofibers (PNFs) were engineered as macromolecular shields to structurally block viral infection pathways, while a functionalized trans-pore lipid membrane system enabled a platform for the ultra-precise, stereoselective isolation of active levocetirizine drug enantiomers. Finally, Tier 3 culminated in cellular-level behavioral mimicry by fabricating smart, flagella-powered polymeric nanobots camouflaged with colorectal adenocarcinoma membranes. Driven autonomously by an intracellular glucose oxidase engine that converts glucose gradients into mechanical thrust via flagellar motor rotation, these nanobots exploit homotypic cell targeting to deliver chemotherapeutic payloads directly to cancer microenvironments. Collectively, this interdisciplinary work provides a groundbreaking blueprint for bio-nanotechnology, demonstrating that the progressive programming of nanoscale architectures can successfully replicate the elegance, catalytic efficiency, and behavioral autonomy of living systems.
Benzer Tezler
- Beyin glioma tedavisinde dosetaksel yüklü katyonik nanopartiküllerin tasarımı ve in vitro değerlendirilmesi
Design and in vitro evaluation of docetaxel-loaded cationic nanoparticles for brain glioma treatment
CEM VARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EREM BİLENSOY
- Design and implementation of nanophotonic architectures using smart-self assembly of colloidal nanomaterials
Koloidal nanomalzemelerin akıllı kendinden dizilimi ile nanofotonik mimarilerin tasarımı ve uygulaması
ZEYNEP ŞENEL
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TALHA ERDEM
- Akciğere hedeflendirilmesi planlanan, klaritromisin içeren nano/mikropartikül ve nanokompozit formülasyonların hazırlanması ve in vitro karakterizasyonu
In vitro characterization of nano/microparticle and nanocomposite formulations containing clarithromycin for pulmonary delivery
FIRAT YERLİKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BETÜL ARICA YEGİN
- Akut omurilik travmalarında kullanılmak üzere nöroprotektif ilaç yüklü nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistem geliştirilmesi
Development of a neuroprotective drug loaded nanoparticulate drug delivery system for the treatment of acute spinal cord injuries
YASEMİN AKYÜREK
Doktora
Türkçe
2015
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ÖNER
- Engineering plasmonic nanoparticles for nanomedical applications
Nanomedikal uygulamalar odaklı plazmonik nanoparçacık mühendisliği
EMRE DORUK ÖNAL