Development of computational models to predict the toxicity of advanced materials
İleri malzemelerin toksisitesinin tahminlenmesi için bilgisayımsal modellerin geliştirilmesi
- Tez No: 848470
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEYDA ÖKSEL KARAKUŞ, PROF. DR. ERDAL BEDİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoistatistik, Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Biostatistics, Bioengineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 231
Özet
Bu çalışmanın amacı, nanomateryal güvenliğine ilişkin mevcut bilgiyi geliştirmek ve mevcut nanotoksisite verilerinin kullanımını optimize etmek için hesaplama gücünden yararlanmaktır. Birincil amaç, yapısal manipülasyon stratejileri yoluyla güvenlik hususlarının nanomalzeme tasarımına erken entegrasyonunu gerektiren tasarım-aşamasında-güvenlik konseptini desteklemektir. Bu tez, çinko oksit, gümüş ve altın nanoparçacıkları (NP) üzerine yapılan üç ayrı araştırmayı ele almaktadır, bu araştırmalar literatürden el ile toplanan verilere dayanmaktadır. Çinko oksit ve gümüş nanopartiküller ile yapılan analizler, bunların toksisitesi ile hem iç (içsel özellikler, boyut, şekil, yüzey yükü) hem de harici (hücre ve analizle ilgili özellikler) parametreler arasında bir korelasyon olduğunu ortaya koymuştur. Çinko oksit için, kaplamanın hücre canlılığını etkilediği, 20 µg/ml konsantrasyon, 12 saat maruziyet ve 10 nm boyutunun kritik bir eşik değerleri olduğu tespit edilmiştir. Benzer şekilde gümüş NP için konsantrasyon, boyut ve maruz kalma süresi önemli faktörler olarak belirlenmiştir. Organik makromoleküllerle kaplama hücre canlılığını artırırken, yeşil sentezlenen NPlerde (bakteri, bitki özleri, algler kullanılarak) canlılık azalmıştır. Altın NP çalışması, topluluk öğrenmesi yöntemlerinin, parçacık boyutuna, zeta potansiyeline, konsantrasyona ve maruz kalma süresine bağlı hücresel alımın karmaşık ilişkilerini açıklamada daha etkili olduğu gösterilmiştir. Genel olarak bu tez, ticari olarak uygulanabilir ve güvenli nanomateryallerin geliştirilmesi için hayati önem taşıyan tasarım açısından daha güvenli stratejilere katkıda bulunmaktadır. Bulgular, çeşitli fizikokimyasal yönleri ve deneysel prosedürleri dikkate alan daha geniş bir toksisite değerlendirme yaklaşımını desteklemektedir. Gözlemlenen karmaşık etkileşimler, biyomedikal uygulamalar için nanopartikül mühendisliğinde deneysel parametrelerin optimizasyonunu destekleyen, doğru modelleme için gelişmiş algoritmaların gerekli olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to harness computational power to enhance existing knowledge on NM safety and to optimize the use of existing nanotoxicity data. The primary goal is to support the safe(r)-by-design concept, necessitating early integration of safety considerations into NM design through structural manipulation strategies. This thesis focuses on three case studies: zinc oxide, silver, and gold NP, using data manually collected from the literature. Analyses with zinc oxide and silver NP revealed a correlation between their toxicity and both internal (intrinsic properties, size, shape, surface charge) and external (cell and analysis-related properties) factors. For zinc oxide, it was found that coating had significant influence on cell viability, with a critical threshold identified at 20 µg/ml concentration and 10 nm size. Similarly, for silver NPs, concentration, size, and exposure time were significant factors. Coating with organic macromolecules increased cell viability, whereas green-synthesized NPs (using bacteria, plant extracts, algae) decreased it. The gold NP study highlighted that ensemble methods were more effective in elucidating complex relationships, with cellular uptake linked to particle size, zeta potential, concentration, and exposure time. Overall, this thesis contributes to safer-by-design strategies, crucial for developing commercially viable and safe NMs. The findings advocate for a broader toxicity evaluation approach, considering various physicochemical aspects and experimental procedures. The complex interactions observed suggest that advanced algorithms are necessary for accurate modeling, supporting the optimization of experimental parameters in NP engineering for biomedical applications.
Benzer Tezler
- Development of novel inhibitors targeting DRP1-MID49/51 interaction at mitochondrial fission
Mitokondriyal fizyon mekanizmasındaki DRP1-MID49/51 etkileşimini hedef alan inhibitör geliştirilmesi
BEHNAZ GHADERKALANKESH
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEFER BADAY
- Savaş gemilerinin pervane kaynaklı gürültü karakteristiklerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleriyle incelenmesi
Prediction of propeller noise of surface ships and submarines by using computational fluid dynamics methods
MÜNİR CANSIN ÖZDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN KORKUT
- Prediction of psychophysical responses from spike recordings in rat sensorimotor cortex by using Bayesian models
Sıçan duyu-motor korteksinde kaydedilen aksiyon potansiyelleriyle psikofiziksel yanıtların Bayesçi kestirimi
SEVGİ ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK GÜÇLÜ
- Doğal dil işleme ve veri madenciliği kullanarak tvitler üzerinden film derecelendirilmesi
Movie rating on tweets using natural language processing and data mining
ABDOULAZIZ ABDOUKARIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ KOÇER