Developing rhodamine-based fluorescent sensors for cellular iron (III) imaging
Hücresel demir (III) görüntüleme için rodamin bazlı floresan sensörlerin geliştirilmesi
- Tez No: 710230
- Danışmanlar: PROF. DR. MAOLIN GUO
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Anorganik kimya, Kimyasal sensör, Inorganic chemistry, Chemical sensor
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Massachusetts Darmouth
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Anorganik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Demir vücut için gerekli bir elementtir ve metabolik süreçlerde önemli roller oynar. Bununla birlikte, serbest demir toksiktir ve hücrelere zarar verir. Hasarlar yaşlanmaya ve felç, kanser gibi çeşitli hastalıklara ve Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı ve ateroskleroz gibi çeşitli nörolojik hastalıklara neden olabilir. Hücrelerde serbest demirin belirlenmesi, fizyolojik ve patolojik koşullar altında demirin işlevinin anlaşılmasına katkıda bulunabilir. Önceden kullanılan yöntemlerde bu karasız demir havuzunu belirleyebilmek hücrelerin parçalanması gerekmektedir. Son yirmi yılda, canlı hücrelerdeki metal iyonlarını herhangi bir zarar vermeden görselleştirmek için floresan sensörler kullanılmaktadır. Hücreler arası Fe (III) görselleştirmek için özel floresan sensörlere ihtiyaç vardır. Floresan sensörler yirmi yıldır hücreye uygulanmış olsa da, yalnızca birkaç demir (III) seçici sensör sınırlı başarı ile hücresel görüntüleme yeteneğine sahiptir. Bu çalışmada, üç yeni Rhodamine bazlı sensör (Rh-Oh-Rh, Rh-py-Rh ve RPE) sentezlendi ve 1H NMR, 13C NMR ve MS ile karakterize edildi. Sensörlerin seçiciliği ve duyarlılığı araştırıldı. Rh-Oh-Rh, organik ortamda oldukça seçici bir Fe3+ sensörüdür ancak sulu ortamda Fe3+'nın algılanması için uygun değildir. Rh-py-Rh sensörü, asetonitrilde Fe (III) ve Cr (III), Co (III) ve Cu (II)'ye daha az oranda iyi“turn-on”yanıtı verir. Ancak tamponlu suda Fe (III) seçici bir sensördür. Ayrıca sensör, hem organik hem de sulu çözeltilerde Fe (III)'e hızlı yanıt (<1 dakika) verir. RPE, tamponlu ortamda hızlı tepki veren (< 1 dakika) demir (III) için oldukça seçici ve çok hassas bir“turn-on”sensörüdür. Sensörlerin Fe(III) ile bağlanma modları ve komplekslerin bağlanma sabitleri araştırılmıştır. Her üç sensör de UV-Vis titrasyonu ve Job grafikleri tarafından belirlendiği üzere Fe3+ ile 1:1 bağlama moduna sahiptir. Sensörlerin oksijen atomları ve nitrojen atomları ile demir(III)'e bağlandığı düşünülmektedir. Bağlanma sabitleri UV-Vis titrasyon verileri kullanılarak hesaplanmıştır. Sentezlenen sensörlerin tümü (Rh-Oh-Rh, Rh-py-Rh, RPE), demir(III) ile yüksek bağlanma afinitesi (log K > 105) sergiler. Sentezlenen rodamin bazlı Fe(III) sensörleri, SHSY5Y nöroblastom hücrelerinde (bir insan nöronal hücre hattı) uygulamaları için test edilmiştir. Sensörlerden (RPE) birinin bu hücrelerde Fe(III)'ü görüntüleyebildiği bulunmuştur. Canlı hücrelerdeki (SH-SY5Y nöroblastom hücreleri) değiştirilebilir Fe3+ havuzlarının dağılımı da sensör tarafından araştırılmıştır. Sonuçlar, RPE'nin SH-SY5Y hücrelerinin hem lizozomunda hem de mitokondrisinde bulunan değiştirilebilir Fe3+ havuzlarını tespit edebildiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Iron is an essential element for the body and plays important roles in metabolic processes. However, free iron is toxic and damaging to cells. The damages may lead to aging and several diseases such as stroke, cancer, and several neurological diseases like Parkinson's disease, Alzheimer's disease and atherosclerosis. Determination of free iron in cells may contribute to understanding iron's function under physiological and pathological conditions. Early methods to identify a labile and transient pool of iron needed for cell disruption. Over the past two decades, fluorescent sensors have been used to visualize metal ions in living cells without any damaging. To visualize intercellular Fe (III), specific fluorescent sensors are needed. Even though fluorescent sensors have been applied into cell for two decades, only a few iron (III)-selective sensors are capable of cellular imaging with limited success. In this work, three new Rhodamine-based sensors (Rh-Oh-Rh, Rh-py-Rh, and RPE) were synthesized and characterized by 1H NMR, 13C NMR, and MS. Selectivity and sensitivity of the sensors were investigated. Rh-Oh-Rh is a highly selective Fe3+ sensor in organic media but is not suitable for sensoring Fe3+ in aqueous media. The Rh-py-Rh sensor gives good“turn-on”response to Fe (III), and to Cr (III), Co (III), and Cu (II) at less extent, in acetonitrile. However it is a Fe (III)-selective sensor in buffered water. Moreover, the sensor gives fast response (<1 min) to Fe (III) in both organic and aqueous solutions. RPE is a highly selective and very sensitive“turn-on”sensor for iron (III) with a fast response (< 1 min) in buffered media. The binding modes of the sensors with Fe (III) as well as the binding constants of the complexes were investigated. All three sensors have 1:1 binding mode with Fe3+ as determined by UV-Vis titration and Job's plots. It is considered that the sensors bind to iron (III) with oxygen atoms and nitrogen atoms. Binding constants were calculated using UV-Vis titration data. All of the synthesized sensors (Rh-Oh-Rh, Rh-py-Rh, RPE) exhibit high binding affinity (log K > 105) with iron (III). The rhodamine-based Fe (III) sensors synthesized were tested for their application in SHSY5Y neuroblastoma cells (a human neuronal cell line). One of the sensors (RPE) was found capable of visualizing Fe (III) in these cells. The distribution of exchangeable Fe3+ pools in live cells (SH-SY5Y neuroblastoma cells) was also investigated by the sensor. Results showed that RPE could detect exchangeable Fe3+ pools located in both lysosome and mitochondria of SH-SY5Y cells.
Benzer Tezler
- Developing Fluorescent Sensors for the Bioimaging of Chelatable Iron(III) Ions
Şelatlanabilir Demir(III) İyonlarının Biyogörüntülenmesi için Floresan Sensörlerin Geliştirmesi
ZİYA AYDIN
Doktora
İngilizce
2015
KimyaUnıversıty Of Massachusetts AmherstKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAOLIN GUO
- Karbon kuantum noktaları ile modifiye edilmiş zıf-8 nanokompozitlerin sentezi, karakterizasyonu ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization, and investigation of the properties of carbon quantum dot-modified zif-8 nanocomposites
HİLAL NAZAN AĞAR
- Optofluidic microlasers based on non-radiative energy transfer in surface-supported liquid microdroplets
Yüzey destekli sıvı mikrodamlacıklarda ışımayan erk dönüşümlü optoakışkan mikrolazerler
ERSAN ÖZELCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiOptoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER KİRAZ
- Sülfoksi radikallerin ve bu radikallerin süpürme esaslı antioksidan aktivitenin kolorimetrik tayini için yöntem geliştirilmesi
Method development for colorimetric determination of sulfoxy radicals and antioxidant activity based on scavenging of these radicals
ÇİĞDEM AŞILIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA DEMİRCİ ÇEKİÇ
- Development of a computer program related to the methods of kınetıc analysıs of thermogravımetrıc data and its applıcatıon to the kınetıcs of thermal decomposıton and degradation of polymers
Termogravimetrik verilerin kinetik analiz metodlarına ilişkin bilgisayar programı geliştirilmesi ve polimerlerin degradasyon ve ısısal bozunma kinetiğine uygulanması
FATİH DOĞAN