Manyetik demir oksit (Fe3O4) nanopartikülleri ile desteklenmiş gözenekli biyopolimer malzemelerin kanser tedavisi için geliştirilmesi
Development of porous biopolymer materials supported with magnetic iron oxide (Fe2O3) nanoparticles for cancer therapy
- Tez No: 890320
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KERİM EMRE ÖKSÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
İlerleyen teknoloji ile birlikte, manyetik nanopartiküllerin biyomedikal uygulamalarda kullanımı giderek artmaktadır. Bu nanopartiküllerin küçük boyutları ve geniş yüzey alanları, in vivo ilaç taşıma süreçlerinde avantaj sağlar ve manyetik özellikleri hedefli ilaç dağıtımını kolaylaştırır. Demir oksit nanopartiküllerinin manyetik özellikleri, koloidal ve kimyasal stabilitesi ile yüksek biyouyumluluğu, onları biyomedikal uygulamalarda, özellikle kanser tedavisi ve hipertermi tedavisinde ideal ilaç taşıyıcıları yapmaktadır. Bu çalışma, sitrik asit kaplı Fe₃O₄ nanopartiküllerinin sentezi, DOX yüklemesi ve bu nanopartiküller ile kombine edilmiş gözenekli biyosüngerlerin üretimi üzerine odaklanmaktadır. Çalışmanın amacı, kanser tedavisinde kullanılmak üzere, yüzeyi modifiye edilmiş Fe₃O₄ nanopartiküllerine DOX yükleyip, bu nanopartikülleri sentezlenen biyosünger ile birleştirerek bir kontrollü ilaç salınım sistemi geliştirmek ve optimize etmektir. Fe₃O₄ nanopartikülleri, birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Fe₃O₄ manyetik nanopartiküller, FeSO₄·7H₂O ve FeCl₃·6H₂O tuzlarının NaOH ile reaksiyonu sonucunda elde edilmiştir. Nanopartiküller, sitrik asit (C₆H₈O₇), oleik asit (C₁₈H₃₄O₂) ve polivinil alkol (PVA) gibi kaplama ajanları kullanılarak kontrollü deneysel koşullarda modifiye edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda en uygun kaplama ajanı vii seçilmiş ve nanopartiküller, 100 µg, 300 µg, 500 µg ve 800 µg konsantrasyonlarında hazırlanan DOX çözeltileri ile yüklenmiştir. İlaç yükleme verimliliği formülü kullanılarak DOX konsantrasyonu belirlenmiş ve bu konsantrasyon ile yüklenen modifiye Fe₃O₄ nanopartikülleri, çapraz bağlayıcı olarak formaldehit kullanılan PVA-pirinç nişastası bazlı biyosünger ile kombine edilmiştir. Nanopartiküllere DOX yüklenerek manyetik alan ile kontrollü ilaç salınımı sağlanmıştır. Ayrıca, gözenekli biyosüngerlerin sentezlenmesi ve nanopartiküllerle kombinasyonunun biyouyumluluk ve ilaç salınım verimliliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sitrik asit kaplaması, nanopartiküllerin boyutunu 29.12 nm'den 26.82 nm'ye düşürerek daha homojen bir yapı sağlamıştır. Zeta potansiyeli ölçümleri, nanopartiküllerin pH 5 seviyesinde optimal stabilite gösterdiğini ortaya koymuştur. İlaç yükleme çalışmaları, 800 µg/mL DOX konsantrasyonunda %82.1 yükleme verimliliği ile en yüksek verimliliği göstermiştir. İlaç salınımı testlerinde, SA-Fe₃O₄ nanopartikülleri başlangıçta hızlı bir salınım sağlarken, 720. dakikada %95.21 salınım yüzdesine ulaşmıştır. DOX/SA-Fe₃O₄/BS sisteminde ise başlangıçta %32.85 olan salınım yüzdesi, 720. dakikada %90.66'ya ulaşmıştır. Biyosüngerler, yüksek gözeneklilikleri sayesinde antibakteriyel aktivite göstermiş ve pirinç nişastası bazlı biyosüngerlerin su absorpsiyon kapasitesi %400'e kadar çıkmıştır. Biyobozunurluk testleri, biyosüngerlerin zamanla artan bir biyobozunma eğilimi sergilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, sitrik asit kaplı Fe₃O₄ nanopartikülleri ve biyosüngerlerin kombinasyonu, manyetik alan ile tetiklenebilir kontrollü ilaç salınımı sağlayarak tedavi etkinliğini artırabilir ve yan etkileri minimize edebilir. Bu sistem, özellikle kanser tedavisi gibi hedef odaklı terapötik uygulamalarda önemli bir potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
With advancing technology, the use of magnetic nanoparticles in biomedical applications is increasingly on the rise. The small sizes and large surface areas of these nanoparticles provide advantages in in vivo drug delivery processes, while their magnetic properties facilitate targeted drug distribution. The magnetic characteristics of iron oxide nanoparticles, along with their colloidal and chemical stability and high biocompatibility, make them ideal drug carriers in biomedical applications, particularly in cancer therapy and hyperthermia treatment. This study focuses on the synthesis of citric acid-coated Fe₃O₄ nanoparticles, the loading of doxorubicin (DOX), and the production of porous bioscaffolds combined with these nanoparticles. The objective of the research is to develop and optimize a controlled drug release system by loading modified Fe₃O₄ nanoparticles with DOX for use in cancer treatment and by combining these nanoparticles with the synthesized bioscaffold. Fe₃O₄ nanoparticles were synthesized using the co-precipitation method. The magnetic Fe₃O₄ nanoparticles were obtained from the reaction of FeSO₄·7H₂O and FeCl₃·6H₂O salts with NaOH. The nanoparticles were modified under controlled experimental conditions using coating agents such as citric acid (C₆H₈O₇), oleic acid (C₁₈H₃₄O₂), and polyvinyl alcohol (PVA). Characterization studies determined the most suitable coating agent, and the nanoparticles were loaded with DOX solutions prepared at concentrations of 100 µg, 300 µg, 500 µg, and 800 µg. The concentration of DOX was determined using ix the drug loading efficiency formula, and the modified Fe₃O₄ nanoparticles loaded with this concentration were combined with a PVA-rice starch-based bioscaffold using formaldehyde as a crosslinker. The loading of DOX into the nanoparticles enabled controlled drug release via a magnetic field. Additionally, the synthesis of porous bioscaffolds and the effects of their combination with the nanoparticles on biocompatibility and drug release efficiency were examined. The citric acid coating reduced the size of the nanoparticles from 29.12 nm to 26.82 nm, resulting in a more homogeneous structure. Zeta potential measurements revealed that the nanoparticles exhibited optimal stability at a pH of 5. The drug loading studies showed that at an 800 µg/mL concentration of DOX, the highest loading efficiency of 82.1% was achieved. In drug release tests, SA-Fe₃O₄ nanoparticles initially provided rapid release, reaching a release percentage of 95.21% by the 720th minute. In the DOX/SA-Fe₃O₄/BS system, the release percentage increased from 32.85% initially to 90.66% by the 720th minute. The bioscaffolds exhibited antibacterial activity due to their high porosity, with the water absorption capacity of the rice starch-based bioscaffolds reaching up to 400%. Biodegradability tests indicated that the bioscaffolds demonstrated an increasing tendency for biodegradation over time. In conclusion, the combination of citric acid-coated Fe₃O₄ nanoparticles and bioscaffolds can provide magnetically triggered controlled drug release, enhancing therapeutic efficacy while minimizing side effects. This system holds significant potential, especially in targeted therapeutic applications such as cancer treatment.
Benzer Tezler
- Tabakalı çift hidroksitler ile desteklenmiş demir oksit bazlı manyetik nanopartiküller ile sulu çözeltiden fosfor gideriminin incelenmesi
Investigation of phosphorus removal from aqueous solutions by iron oxide-based magnetic nanoparticles supported with layered double hydroxides
MEHMET SÜRMELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN YAZICI
- Synthesis of single-walled carbon nanotube/magnetic iron oxidenanocomposites
Tek duvarlı karbon nanotüp/manyetik demir oksit nano kompozitlerinin sentezi
SERDAR BOZOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- İlaç etken maddelerinin tayini amacıyla katı-faz ekstraksiyon adsorbanı geliştirilmesi
Development of solid-phase extraction adsorbent for the determination of active pharmaceutical ingredients
BANU AKGÜN
- Dna aptamer fonksiyonlu manyetik grafen oksit sentezi ve hedefli fototermal terapi ile metisilin dirençli Staphylococcus aureus'un öldürülmesi
Synthesis of DNA aptamer conjugated magnetic graphene oxide and its use as a photo-thermal agent for killing methicillin-resistant Staphylococcus aureus
MÜŞERREF ARSLAN ÖÇSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAHMİ KÖSEOĞLU
- Spectroscopic, morphologic, and electrochemical impedance characterizations of DNA functionalized silica coated ɣ-Fe2O3 magnetic nanoparticles
DNA ile fonksiyonellendirilmiş silika kaplı ɣ-Fe2O3 manyetik nanopartiküllerin spektroskopik, morfolojik ve elektrokimyasal empedans ile karakterizasyonu
BURCU SAYINLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ