Development of Ag2S/PEI theranostic nanoparticles
Ag2S/PEI teranostik nanoparçacıkların geliştirilmesi
- Tez No: 397222
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAVVA FUNDA YAĞCI ACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Bu çalışmada, gen tedavisi için, medikal bölgede ışıyabilen (700-900nm) ve ağır metal içermeyen, biyouyumlu ve katyonik Ag2S kuantum noktacıkları 2MPA ve Cys gibi tiyol içeren küçük moleküller ile, altın standart olarak bilinen dallı 25kDa`luk dallı PEI yerine daha az toksik olan lineer PEI in hem yüksek (25kDa) hem de düşük (2.5kDa) moleküler ağırlıklarda karıştırılmasıyla elde edilmiştir. Lineer PEI tek başına kullanıldığında ışımaya sahip KNlar üretememektedir. Ancak, karışık kaplamaların kuantum noktacıkların ışıma şiddetinde sinerjistik bir etki yarattığı ve bu parçacıkların literatürde yer alan ve en iyi ışıyan Ag2S kuantum noktacıklarından biri olan 2MPA kaplı Ag2S kuantum noktacıklarından bile şiddetli ışıdığı görülmüştür. 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacığının (2MPA/PEI (2.5kDa): 20/80) kuantum verimi LDS 798 yakın kızılötesi boyası ile karşılaştırıldığında % 310 bulunmuştur. Bu şimdiye kadar görülmemiş derecede yüksek bir değerdir. Zaman geçtikçe bu ışıma şiddetinin düştüğü görülse de yaklaşık 8 ay sonrasında bile çok şiddetli ışımaya sahip oldukları gözlemlenmiştir. HeLa hücre hattı ve c.elegans model organizmaları ile yapılan optik görüntüleme çalışmaları geliştirilen bu Ag2S kuantum noktacıklarının kuvvetli optik etiketler olabileceği ve optik görüntülemede başarılı olacağını göstermiştir. Çalışmada sentez pH ı ve sentez sonrası ortam pH`ının optik özelliklere etkisi de incelenmiştir. Parçacıklardan en şiddetli ışıma asidik pH (5) ortamında, en zayıf ışıma ise bazik pH (10) da görülmüştür. 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacıklarında pH değişimi floresan ışıma dalgaboyunda bir kayma yaratmazken, Cys/PEI kaplı kuantum noktacıklarında ise pH ın düşmesiyle yüksek dalgaboylarına kayma görülmüştür. Geliştirilen kuantum noktacıklarının in vitro toksisite çalışmaları HeLa, HCT116(p53-) ve HCT116WT hücrelerinde test edildi. Genel olarak 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacıklarının Cys/PEI kaplı olarlardan daha az toksik oldukları ve toksik etkinin 7.5 µg/mL Ag dozunda başladığı belirlendi. Cys/PEI kaplı kuantum noktacıklarının önemli ölçüde toksik oluğu değerler ise HeLa hücre hattında 7.5 µg/mL Ag, HCT116(p53-) hücre hattında 1.8 µg/mL Ag ve HCT116WT hücre hattında 1 µg/mL Ag olarak tespit edildi. Bu dozlar, parçacıkların ilaç taşıma ve tıbbi görüntüleme çalışmaları için yeterli dozlardır. Ayrıca parçacıkların hücre içi alımları ICP metoduyla belirlenilerek, toksisite ile korelasyonu, parçacık büyüklüğü, yüzey yükü gibi değerlerin, hücre alımına etkileri incelendi. Özet olarak, L-PEI/2MPA ve L-PEI/Cys karışık kaplaması olan katyonik ve yakın kızılötesi bölgesinde güçlü ışımaya sahip Ag2S kuantum noktacıkları hem yüksek hem de düşük moleküler ağarlıklardaki L-PEI ile başarıyla sentezlenmiştir. Bu KN`lar küçük ve kolloidal olarak kararlıdır. Bu da her tür canlı çalışması için çok gerekli bir özelliktir. Bu nanoparçacıkların medical görüntülemede kuvvetli optic etiketler olarak kullnaılabileceği de gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, biocompatible, heavy metal free and cationic Ag2S quantum dots (QDs) which luminesce in the medical range (700-900 nm) were synthesized with a mixed coating comprised of a small thiolated molecule such as 2-mercaptopropionic acid (2MPA) or L-Cyseine (Cys) and linear polyethyleneimine (PEI) at 2.5kDa and 25kDa molecular weights, instead of the branched 25kDa PEI, which is the golden standard for gene delivery, since it is less toxic. QDs coated with only linear PEI do not luminesce. However, QDs with the mixed coating, benefit from a synergy and are more luminescent than the 2MPA coated Ag2S which is known as one of the best luminescent Ag2S QDs in the literature. Quantum yield of 2MPA/PEI coated Ag2S QD (2MPA/PEI (2.5kDa): 20/80) is 310 % with respect to LDS 798 NIR dye. This is the highest quantum yield reported till today. Although a significant reduction in the luminescence intensity is observed over time, even after 8 months, the luminescence intensity is still quite high. Optical imaging studies of these QDs with HeLa cell line and C.elegans model organisms showed that these QDs can be strong optical labels and can be successfully used in optical imaging. In this study, the effect of pH during and after the reaction was also investigated. The strongest luminescence was detected in an acidic (pH 5) and the weakest luminescence was seen in basic environment (pH 10). Changes in the pH did not cause any shift in the emission wavelength of the 2MPA/PEI coated QDs but Cys/PEI coated QDs experienced a shift towards longer wavelengths at acidic pH. In vitro cytotoxicity of these cationic Ag2S QDs were determined in HeLa, HCT116 (p53-) and HCT116WT cells. Overall, 2MPA/PEI coated quantum dots are less toxic than Cys/PEI coated ones and the onset of toxicity is 7.5 µg/mL Ag dose. Significantly toxic dose of Cys/PEI coated Ag2S QDs is 7.5 µg/mL Ag in HeLa, 1.8 µg/mL Ag in HCT116WT and 18 µg/mL Ag in HCT116(p53-) cells. These doses are sufficient to test these particles in drug delivery and medical imaging studies. In addition, the intracellular uptake of the QDs were determined and correlated with the toxicity data. Effect of particle size and surface charge on the intracellular uptake was also investigated. Overall, strongly luminescent, cationic Ag2S NIR QDs were successfully prepared with the mixed coating comprised of L-PEI/2MPA and L-PEI/Cys at both low and high molecular weights. QDs are small in size and colloidally stable, which is crucial for any in vivo application. They have been demonstrated as strong optical probes for medical imaging.
Benzer Tezler
- Development of near infrared emitting cationic Ag2S quantum dots as drug-gene delivery and optical imaging agents
İlaç-gen salımı ve optik görüntüleme ajanı olarak yakın kızılötesi ışıyan katyonik Ag2S kuantum noktacıklarının geliştirilmesi
FATMA DEMİR DUMAN
Doktora
İngilizce
2017
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Development of ag-based quantum dots for optical imaging and multimodal therapy of cancer
Optik görüntüleme ve multi-modlu kanser tedavisi için ağ tabanlı kuantum noktalarının geliştirilmesi
MAHSHID HASHEMKHANI
Doktora
İngilizce
2021
BiyoteknolojiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Development of near infrared emitting Ag2X (X: S and Te) quantum dots and hybrid nanoparticles
Yakın kızılötesi bölgesinde ışıyan Ag2X (X: S and Te) kuantum noktacıklarını ve hibrit nanoparçacıklar
İBRAHİM HOCAOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA F. YAĞCI ACAR
- Cıva tayini için uygun bir iyon seçici elektrot geliştirilmesi
Development of a mercury selective electrode
EREN ÇANTAY
- Development of theranostic hybrid nanoparticles for phototherapies
Fototerapiler için hibrit nanoparçacıkların geliştirilmesi
ECE ÇAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAVVA FUNDA YAĞCI ACAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ KÜBRA ONBAŞLI
