Surface enhanced raman scattering based endosomal tracking of gold nanoparticles
Altın nanoparçacıkların yüzeyde zenginleştirilmiş raman saçılmasına dayalı endositozunun takibi
- Tez No: 706572
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 297
Özet
Nanomalzemelerin canlı sistemler ile etkileşiminin anlaşılması nanomalzemelerin ilaç ve tıp alanlarında kullanımı için hayati önem taşımaktadır. Bu etkileşimin ilk basamağı olan endositoz ise nanopartiküller gibi birçok molekülün hücre içi yolculuğunun ve böylece hedeflerinin belirlenmesinde oldukça büyük bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, hücre içerisinden elde edilen yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılması (YZRS)'nın kaynağının araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla altın nanoparçacıkların (AuNP'ler) yüzeyinde oluşan protein korona yapısı, endosomal yolağın gelişimi ve AuNP'lerin hücre içerisine alım yolak çeşitleri incelenmiştir. İlk olarak AuNP'lerin yüzeyinde oluşan protein korona yapıları farklı hücre kültür ortamlarında YZRS ile incelenmiş ve oluşan bu koronanın hücreden elde edilen spektrumlara etkisi araştırılmıştır. Daha sonra ise AuNP'lerin endosomal yolak seçimleri farklı inhibitörlerin kullanımı ile araştırılmıştır. Bu araştırmanın amacı YZRS'nin farklı yolaklar hakkında vereceği bilginin incelenmesi olarak hedeflenmiştir. Ayrıca elde edilen hücre içi YZRS'nin kaynağı zamana bağlı olarak endozomların izole edilmesi ve elde edilen spektrumların tüm hücreden elde edilenler ile karşılaştırılması ile araştırılmıştır. Son olarak ise endositozun makrofaj aktivasyonu ve AuNP'lerin fagositozu SERS ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, protein korona yapısının hücre kültür koşulları ile değiştiği ve bu değişimin YZRS ile izlenebildiği bulunmuştur. Ek olarak elde edilen hücre içi spektruma doğrudan etkisi olduğu saptanmıştır. Ayrıca YZRS'nin farklı endozomal yolakların belirlenmesinde ve makrofaj aktivasyonunun takip edilmesinde kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Ek olarak hücre içi YZRS kaynağının sadece endozomların içerisinde bulunan AuNP'lerin değil ayrıca endozomlardan kaçarak sitozol ve ya çekirdekte bulunan AuNP'ler de olabileceği zamana bağlı olarak gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, YZRS'nin sadece protein korona yapısındaki değişimleri ve bu değişimlerin hücre içi spektruma etkisini değil aynı zamanda hücre içerisinde nanoparçacıkların alımında kullanılan ya da makrofaj aktivasyonu ya da fagositozunda kullanılan moleküler yolakları da ayırt edebildiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Understanding the interaction of nanomaterials with living systems is critical to use these novel materials in various fields including nanomedicine. Due to being the first step at the interaction interface, endocytosis has a major role governing the intracellular destinations and behaviors of molecular and non-molecular species including nanoparticles. In this thesis, origin of the intracellular surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) spectra was investigated based on the protein corona structure on the AuNPs surface, endocytosis pathway development and pathway choice of AuNPs. For this purpose, firstly protein corona formation on AuNPs were examined with different cell culture conditions by SERS and effect of the protein corona on the obtained intracellular SERS spectra was investigated. Then, endocytosis pathway choice of AuNPs was investigated with the help of specific inhibitors for each endocytosis pathway. It is aimed to understand whether SERS spectra can tell us endocytosis route into a living cell. For this, endocytosis pathways are inhibited and the obtained SERS spectra are evaluated. Further, the source of the obtained SERS spectra is examined by isolating endosomes and comparing obtained SERS spectra with cellular spectra as time dependent. Finally, the effect of the endocytosis on the macrophage activation and AuNPs phagocytosis is investigated. From the results, it is concluded that protein corona alterations based on different cell culture conditions can be tracked by SERS, and it can affect the intracellular SERS spectra directly. It is also found that SERS can significantly contribute to the investigation of different endosomal pathways, and macrophage activation from single living cells. Furthermore, it is also seen that source of the SERS cannot be thought as only from AuNPs in the endosomes but also from escaped AuNPs, which are evidenced to be found in both cytosol and nucleus accumulated in a time dependent manner. Thus, the origin of the intracellular SERS spectra cannot be considered only from endosomes. Consequently, it is revealed that SERS can distinguish significantly not only protein corona alterations and interference with the intracellular spectra, but also pathways used for nanoparticle uptake and different metabolisms including macrophage activation and phagocytosis.
Benzer Tezler
- Development of surface-enhanced Raman scattering-based nanospectroscopic methods for toxicity determination of nanomaterials
Nanomalzemelerin toksisitelerini belirlemek için yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılmasına dayalı nanospektroskopik yöntemlerin geliştirilmesi
GAMZE KUKU
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve TeknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
- Koruyucu tıbbi ekipman uygulamaları için antimikrobiyal ve moleküler algılayıcı nitelikte nanoyapılı yüzeylerin geliştirilmesi
Development of nanostructured surfaces with antimicrobial properties and molecular sensing capabilities for protective medical equipment applications
FURKAN ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CEYLAN
- Plazmonik nanokubbeler üzerinde yüzeyde zenginleştirilmiş raman saçılmasına dayalı protein tayini
Protein detection on plasmonic nanodomes based on surface-enhanced raman scattering
ADİLE TOSUN
- Proteinlerin yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılmasıyla tayini için yeni yöntemlerin geliştirilmesi
Development of a novel protein detection method based on surface-enhanced Raman scattering
MEHMET KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
2011
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
PROF. SÜLEYMAN AKMAN
- Tissue differentiation based on surface-enhanced raman scattering
Yüzeyde zenginleştirilmiş raman saçılımına dayalı doku farklılaşması
ÖMER AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
BiyomühendislikYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÇULHA