Synthesis of functionalized magnetite (Fe3O4) nanoparticles and targeting to the tumour cell (HELA) for cancer diagnosis and treatment
Kanser teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek fonksiyonel magnetit (Fe3O4) nanoparçacıkların sentezi ve tümör hücresine (HELA) hedeflendirilmesi
- Tez No: 589202
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZLEM DUYAR COŞKUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Biology, Physics and Physics Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Kanser çağımızın küresel sorunlarından biridir ve günümüzde dünya çapında her 8 erkekten ve her 11 kadından birinin ölümüne neden olmaktadır. 2040 yılına kadar, 29.5 milyon yeni kanser vakasının meydana geleceği Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı (IARC) tarafından öngörülmektedir. Bu nedenle, günümüz kanser teşhis ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine büyük bir ihtiyaç vardır. Bu tezin amacı, kanser teşhisinde ve tedavisinde potansiyel uygulamalara sahip tekil boyut dağılımlı küresel ve/veya kübik süperparamanyetik Fe3O4 nanoparçacıklarını sentezlemek ve insan servikal karsinoma (HeLa) hücreleri üzerindeki sitotoksisitelerini in vitro olarak araştırmaktır. Bu tez çalışmasında, 8.4±1.0 nm küresel ve 8.3±1.1 nm, 14.4±0.6 nm, 24.5±1.9 nm boyutlarında kübik, oldukça dar boyut dağılımına sahip süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkları termal ayrıştırma metodu ile sentezlendi. Nanoparçacıklar, biyomedikal uygulamalara uygun hale getirilmek amacıyla ligand değişimi yoluyla mezo-2,3-dimerkaptosusinik asit (DMSA) ile kaplandı. Yüzey fonksiyonelliğinin nanoparçacıkların manyetik özellikleri ve sitotoksisiteleri üzerindeki etkilerini araştırmak amacıyla küresel nanoparçacıklar aminopropiltrietoksisilan (APTES) ve 2-deoksi-D-glikoz (DG) ile de fonksiyonelleştirildi. Nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özellikleri x-ışını difraksiyonu (XRD), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), Fourier-dönüşüm kızılötesi spektroskopisi (FTIR), Zeta sizer, termogravimetrik analiz (TGA), titreşimli örnek magnetometresi (VSM) ve indüktif eşleşmiş plazma ve kütle spektrometresi (ICP-MS) teknikleri ile kapsamlı ve sistematik olarak karakterize edildi. Suda çözünür nanoparçacıkların manyeto-termal özellikleri manyetik hipertermi cihazı ile ölçüldü. Üç farklı yüzey kaplamasına sahip küresel nanoparçacıkların ve üç farklı boyuttaki DMSA kaplı kübik nanoparçacıkların sitotoksisitesi, 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) tahlili ile değerlendirildi. 72 saat süreyle nanoparçacıklar ile inkübe edilen hücreler Prusya mavisi ile boyanarak nanoparçacıkların hücre içi alımlarının belirlenmesi amacıyla ters mikroskopla görüntülendi. Sonuçlar, şekil, boyut, yük gibi farklı yüzey özelliklerine sahip olarak sentezlenen nanoparçacıkların test edilen nanoparçacık konsantrasyonları ve inkübasyon süreleri için HeLa hücre canlılığı üzerinde önemli bir toksik etkisinin olmadığını gösterdi. DMSA ile yüzeyi fonksiyonelleştirilen 24.5 nm kenar uzunluğuna sahip kübik Fe3O4 nanoparçacıkların öz-güç soğurma hızı (SAR) değeri, 15.95 kA/m alternatif akım (AC) manyetik alanı ve 488 kHz frekans altında 198.4 W/gFe olarak belirlendi. Kullanılan malzeme miktarı için örnekte yaklaşık olarak 5 dakikada 15 °C'lik bir sıcaklık artışı gözlendi. Çalışma sonuçları, yüzeyi-fonksiyonel Fe3O4 nanoparçacıklarının, klinik denemelerde kanser teşhisi ve tedavisi için umut verici bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Cancer is one of the global problems of this century and responsible for the death of one in 8 men and one in 11 women worldwide today. By 2040, 29.5 million new cancer cases are estimated to occur by the International Agency for Research on Cancer (IARC). It is a great need for the development of current cancer diagnosis and treatment methods. This dissertation aims to synthesize monodisperse spherical and/or cubic superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles which have potential applications in cancer diagnosis and cancer treatment and investigate in vitro their cytotoxicity on human cervical carcinoma (HeLa) cells. In the presented study, 8.4±1.0 nm spherical and 8.3±1.1 nm, 14.4±0.6 nm, 24.5±1.9 nm cubic highly monodisperse, superparamagnetic iron oxide nanoparticles were synthesized by thermal decomposition method. To render them convenient for biomedical applications, they were coated with meso-2,3-Dimercaptosuccinic acid (DMSA) via ligand exchange reaction. The spherical nanoparticles were also functionalized with (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) and 2-deoxy-D-glucose (DG) to investigate the effects of surface functionality on their magnetic properties and their cytotoxicities. The structural and magnetic properties of the nanoparticles were characterized comprehensively and systematically by using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), zeta sizer, thermogravimetric analysis (TGA), vibrating sample magnetometer (VSM), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Magneto-thermal properties of the water-soluble nanoparticles were measured by an instrument for magnetic hyperthermia. The cytotoxicity of the spherical nanoparticles with three different coatings and DMSA coated cubic nanoparticles with three different sizes were assessed through 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. The cells incubated with the nanoparticles for 72 h were stained with Prussian blue and visualized by an inverted microscope to determine intracellular uptake of nanoparticles. The results indicated that the water-soluble nanoparticles with different surface properties such as size, shape and charge caused no significant toxic effects on HeLa cell viability under the tested nanoparticle concentrations and incubation times. Specific absorption rate (SAR) value of the 24.5 nm cubic Fe3O4 nanoparticles was determined as 197.4 W/gFe under 15.95 kA/m alternative current (AC) magnetic field and 488 kHz frequency, resulting in a temperature rise of 15 ̊C in about 5 minutes. The results show a very promising potential on the use of the surface-functionalized Fe3O4 nanoparticles for clinical trials in cancer diagnosis and treatment.
Benzer Tezler
- Nanopartikül üretimi ve nanotıp uygulamaları
Production of nanoparticles and their application in nanomedicine
FİLİZ SAYAR
Doktora
Türkçe
2010
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
- Manyetik bifonksiyonel nano kompozitlerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Synthesis, characterization and applications of magnetic bifunctional nano composites
BARIŞ HULİSİ KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- R(+)-?-metilbenzilamin ile fonksiyonlandırılmış manyetik nanoparçacıkların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of functionalized chiral nanoparticals with R(+)-?-methylbenzylamine
M. SEDAT ATEŞ
- Manyetik nano parçacıkların kontrollü sentezi ve yüzey modifikasyonu ile polimerleşme tepkimelerinde kullanılması
Controlled synthesis of surface modified magnetic nanoparticles and their use in polymerization
AYSEL BAYRAK
