Evaluation of iron sulfide nanoparticles in photothermal and antibacterial applications
Demir sülfit nanoparçacıklarının fototermal ve antibakteriyel uygulamalarda değerlendirilmesi
- Tez No: 1023295
- Danışmanlar: PROF. DR. AYBEN TOP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, demir sülfür nanoyapıların çevre ve biyomedikal uygulamalardaki potansiyeli incelenmekte; yüksek fototermal özelliklerden yararlanmak ve oksidasyon, aglomerasyon ve kararsızlık gibi problemleri uygun yüzey modifikasyonlarıyla gidermek amaçlanmaktadır. İlk aşamada etilendiamin/polivinilpirolidon çift kaplama ile yüksek oksidatif stabiliteye ve fototermal verime sahip Fe-S NP'leri elde edilmiş; S1-EP ve S6E-P örnekleri sırasıyla %95,1 ± 4,0 ve %80,3 ± 2,5 fototermal dönüşüm verimi göstermiştir. Bu NP'lerin, güneş enerjisiyle su buharlaştırma uygulamalarındaki performansı da selüloz asetat membranının içerisinde kullanılarak incelenmiştir. Membran içerisinde S1-EP ve S6-EP örnekleri sırasıyla %18,7 ± 1,1 ve %20,0 ± 2,4 verim göstererek, saf membrana kıyasla daha yüksek buharlaştırma verimine sahip olduğu görülmüştür. İkinci aşamada polietilenimin kaplı Fe-S NP'leri (IS-1 ve IS-2) sentezlenmiştir. Bu örnekler yüksek suda dağılma özelliği gösterdi. Nanoparçacıklar, 808 nm lazer altında hızlı bir sıcaklık artışı göstermiş ve tekrarlı lazer uygulamalarında fototermal kararlılıklarını korumuştur. Antioksidan analizlerde konsantrasyona bağlı aktivite gözlenmiş, ayrıca lazer destekli antibakteriyel testlerde hem E.coli hem de S.aureus üzerinde güçlü antibakteriyel etki elde edilmiştir. Sitotoksisite çalışmalarında ise uygun konsantrasyonlarda L929 fibroblast hücreleri ile biyouyumlu oldukları belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, en yüksek kolloidal ve fototermal stabiliteye sahip IS-2 NP'leri, farklı konsantrasyonlarda okside ve hidrazit hyaluronik asit temelli hidrojellere entegre edilmiştir. Oluşturulan hidrojeller 808 nm NIR lazer varlığında (2 W cm⁻²) yüksek fototermal performans göstermiştir. Ayrıca hidrojel ekstraktlarının hücre canlılığını koruduğu ve çizik testi sonuçlarına göre hücre göçünü destekleyerek yara kapanmasını hızlandırdığı gözlenmiştir. Genel olarak, bu çalışma Fe-S tabanlı nanoyapıların fototermal, antibakteriyel, antioksidan ve yara iyileştirici özelliklere sahip çok işlevli sistemlerin geliştirilmesinde önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the potential of iron sulfide nanostructures for environmental and biomedical applications, aiming to utilize the high photothermal properties while addressing problems, i.e., oxidation, agglomeration, and instability, through appropriate surface modifications. In the first part, Fe-S nanoparticles with high oxidative stability and photothermal efficiency (95.1 ± 4.0% for S1-EP, and 80.3 ± 2.5% for S6-EP) were obtained by double coating with ethylenediamine/polyvinylpyrrolidone. The performance of these NPs in solar water evaporation applications was also investigated by using a cellulose acetate membrane. S1-EP (18.7 ± 1.1%) and S6-EP (20.0 ± 2.4%) NPs showed higher evaporation efficiencies than the pure membrane. In the second part, polyethyleneimine-coated Fe-S NPs were synthesized. These samples exhibited high water dispersibility. The NPs showed rapid temperature increases under 808 nm laser irradiation and maintained photothermal stability during repeated laser applications. Concentration-dependent antioxidant activity and strong antibacterial effects against both E.coli and S.aureus were observed in laser-assisted antibacterial tests. In cytotoxicity studies, they were determined to be biocompatible with L929 fibroblast cells at appropriate concentrations. In the third part, IS-2 NPs with the highest colloidal and photothermal stability were incorporated into oxidized and hydrazide hyaluronic acid-based hydrogels at varying concentrations. The resulting hydrogels exhibited high photothermal performance under an 808 nm near-infrared laser (2 W/cm²). In addition, the hydrogel extracts preserved cell viability and accelerated wound healing by supporting cell migration, as demonstrated by scratch test results. Overall, this study demonstrates the potential of Fe-S-based NPs for multifunctional systems with photothermal, antibacterial, antioxidant, and wound-healing properties.
Benzer Tezler
- Wavelength dependent photothermal conversion efficiency of photosensitizers for photothermal therapy
Fotosensitizörlerin fototermal terapi için dalgaboyuna bağlı fototermal dönüşüm verimliliği
MINAHIL KHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Synthesis, characterization, and application of manganese-doped iron sulfide nanoplatelets on carbon cloth: A negative flexible and wearable electrode material for future electronics and energy storage
Synthesis, characterization, and application of manganese-doped iron sulfide nanoplatelets on carbon cloth: A negative flexible and wearable electrode material for future electronics and energy storage
ALMİLA NUR GÖZÜTOK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMREN NALBANT
- Yüksek çözünürlüklü moleküler absorpsiyon spektrometri ile kükürt tayini için yöntem geliştirilmesi
Method development for the determination of sulfur by high resolution continuum source atomic absorption spectrometry
SEMA GÜNDÜZ IŞIK
- Geochemical characterization and prediction of acid mine drainage generation potential of Kure volcanogenic massive sulfide deposits
Küre volkanojenik masif sülfid yataklarının jeokimyasal karakterizasyonu ve asit maden drenajı üretme potansiyelinin kestirmi
CANSU DEMİREL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURGÜL ÇELİK BALCI
- Çelikte metalik olmayan kalıntıların oluşumu, etkileri ve mikroskopik yöntemlerle değerlendirilmesi
Formation of non-metallic inclusions in steels, their effects and evaluation with microscopical methods
FUAT ÖZEK
