Synthesis of near-infrared emitting UCNP nanoparticles for LFA- based diagnosis of Streptococcus bacteria
Streptokok bakterisinin LFA tabanlı tanısı için yakın kızılötesi yayan UCNP nanoparçacıklarının sentezi
- Tez No: 899271
- Danışmanlar: PROF. DR. VOLKAN GÜNAY, DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE DULDA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyoteknoloji, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Biotechnology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Tezin temel amacı, floresan tabanlı testlerde ara madde olarak yaygın şekilde kullanılan organik boyaların yerini alabilecek, yüksek verimli fotolüminesans özelliklerine sahip NIR- yayan yukarı dönüşüm nanopartiküllerinin (UCNP'ler) geliştirilmesidir. Tez, biyosensör uygulamaları için verimli UCNP tabanlı yanal akış testlerinin (LFA'lar) geliştirilmesine katkıda bulunan iki ana kısma ayrılmıştır. İlk kısım, özellikle NIR bölgesinde yaymak üzere tasarlanmış UCNP'lerin sentezi ve araştırılması ile optik özellikleri iyileştirmek amacıyla partikül boyutu, katkı maddesi konsantrasyonları ve yapı (çekirdek-kabuk) etkileri gibi belirli stratejilere odaklanarak en uygun NIR yayılan UCNP'lerin elde edilmesini hedeflemektedir. İkinci kısımda ise, birinci kısımda sentezlenen en iyi yakın kızılötesi (NIR) yayılan UCNP nanopartikülleri, poliakrilik asit kaplama ve antikor konjugasyonu ile modifiye edilerek streptokok bakterilerinin tespiti için bir prob olarak uygulanmıştır. Tezin birinci kısımı iki bölüme ayrılmıştır. Birinci bölümde, UCNP'lerin NIR bölgesinde yayma olasılığını artırmak için dikkatli bir nadir toprak elementi seçimiyle nanopartiküller tasarlanmıştır. Tasarlanan üçlü katkılı nanopartiküller (NaYF4: Yb3+, Er3+, Pr3+) görünür ve NIR bölgesinde emisyon zirvelerinde belirgin bir kuvvetli söndürme raporlamış olup, Pr3+ iyonlarının eklenmesiyle sadece 1290 nm emisyonunda minimal bir artış gözlenmiştir. Bir sonraki deneme, yüksek kaliteli NIR yayıcı UCNP'ler sodyum itriyum florür taşıyıcı ile çekirdek (NaYF4: Yb3+, Tm3+) ve çekirdek-kabuk yapılarında (NaYF4: Yb3+, Tm3+@NaYF4: x%Yb3+) sentezlenmiştir. Kabuktaki katkı maddesi konsantrasyonlarıyla (Yb3+ = 0, 2, 5 ve 100 mol%) tasarlanmıştır. Kabuktaki Yb3+ iyon konsantrasyonlarının etkisi tamamen araştırılmış ve Yb3+ iyonlarının 800 nm'de emisyonu yoğunlaştırdığı ve nanopartikül boyutlarını artırdığı bulunmuştur. Kabuktaki Yb3+ iyon konsantrasyonlarının (2 ve 5 mol%) artırılması, kabukta Yb3+ bulunmamasına kıyasla emisyon yoğunluğunu etkili bir şekilde artırırken, partikül boyutları neredeyse sabit kalmıştır. Son kısımda, iyi sentezlenmiş nanopartiküller NaYF4: 25%Yb3+, 0.5%Tm3+ @NaYF4:5%Yb3+ bir prob olarak kullanılmış (görünür bölgedeki en düşük emisyon) ve streptokok bakterilerinin teşhisi için test edilmiştir. UCNP nanopartiküllerinin biyosensör uygulamaları için umut verici bir uygunluk sergilediğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to advance the field of NIR-emitting upconversion nanoparticles (UCNPs) for efficient photoluminescence properties in the NIR region, offering an alternative to organic dyes in fluorescence-based tests. To this end, the thesis is divided into two main parts, each contributing to developing efficient UCNP-based lateral flow assays (LFAs). The first part focuses on the synthesis and investigation of UCNPs particularly designed to emit in the NIR region and enhance the optical properties by focusing on specific strategies such as studying the particle size, dopant concentrations, and structure (core-shell) effects on nanoparticles to achieve the optimum NIR emitted UCNPs. In the second part, the best NIR emitted synthesized UCNP nanoparticles, completed in the first part, modified by coating polyacrylic acid and antibody conjugation applied as a probe to detect streptococcus bacteria. Part one involves two sections, in section 1 nanoparticles were designed by a careful selection of rare earth elements to increase the chance of emitting UCNPs in the NIR region within a sodium fluoride host. The designed triple-dopped nanoparticles (NaYF4: Yb3+, Er3+, Pr3+) reported a noticeable strong quenching in emission peaks either in visible and in the NIR region, except for a minimal increment at 1290 nm emission upon the addition of Pr3+ ions. In section 2, high-quality near-infrared-emitting UCNPs were synthesized with the sodium yttrium fluoride host in core-only (i.e. NaYF4: Yb3+, Tm3+) and core-shell structures with varied dopant concentrations in the shell (i.e. NaYF4: Yb3+, Tm3+@NaYF4: x%Yb3+). The influence of Yb3+ ion concentrations in the shell (Yb = 0, 2, 5, and 100 mol%) was completely investigated indicating that Yb3+ ions intensified the emission at 800 nm and increased the size of nanoparticles. Increasing the Yb3+ ion in shell concentrations (2 and 5 mol%) effectively enhanced the emission intensity while the particle sizes remained constant compared to the lack of Yb3+ in the shell. Finally, the nanoparticles with the lowest emission in the visible region (NaYF4: 25%Yb3+, 0.5%Tm3+ @NaYF4:5%Yb3+) were selected as a probe and tested to diagnose streptococcus bacteria. The findings indicate that the UCNP nanoparticles exhibited promising suitability for biosensing applications.
Benzer Tezler
- Development of near infrared emitting Ag2X (X: S and Te) quantum dots and hybrid nanoparticles
Yakın kızılötesi bölgesinde ışıyan Ag2X (X: S and Te) kuantum noktacıklarını ve hibrit nanoparçacıklar
İBRAHİM HOCAOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA F. YAĞCI ACAR
- Development of ultrasmall near infrared emitting colloidal pbs and pbs/cds quantum dots with enhanced stability in liquid petroleum products
Sıvı petrol ürünleri içerisinde dayanımlı, aşırı-küçük yakın kızılötesi ışıyan kolloidal pbs ve pbs/cds kuantum noktaların geliştirilmesi
EMEK GÖKSU DURMUŞOĞLU
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Development of near infrared emitting cationic Ag2S quantum dots as drug-gene delivery and optical imaging agents
İlaç-gen salımı ve optik görüntüleme ajanı olarak yakın kızılötesi ışıyan katyonik Ag2S kuantum noktacıklarının geliştirilmesi
FATMA DEMİR DUMAN
Doktora
İngilizce
2017
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Yeni tip Aza-BODIPY bileşiğinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of a novel Aza-BODIPY compound
ESRA BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
DR. ŞENNUR ÖZÇELİK
- Bazı floresans Bodipy türevlerinin sentezi ve metal hassasiyet özelliklerinin araştırılması
Synthesis of some fluorescent Bodipy derivatives and investigation of metal sensitivity properties
EMİNE BAĞCI