Çinko oksit nanopartikül entegre polimerik hidrojel sentezi, karakterizasyonu ve sitotoksisite analizleri
Polymeric hydrogel integrated zinc oxide nanoparticles synthesis, characterization and cytotoxicity analysis
- Tez No: 936083
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NUR SELVİ GÜNEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyoteknoloji, Tıbbi Biyoloji, Biochemistry, Biotechnology, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Nano boyuta sahip malzemelerin, şekillerinin kontrollü şekilde manipülasyonu ile nanoteknolojik sistemlerin oluşturulması, karakterizasyonu ve çeşitli uygulamaları nanoteknoloji alanında yenilikçi yaklaşımlar barındırmaktadır. Sentezlenen nanopartiküllerin uygulama yöntemlerinin iyileştirilmesi için çalışmalar devam etmekte ve bunun yanında nanopartiküler sistemlerin hidrojel ile entegrasyonu için biyouyumluluk açısından daha avantajlı doğal polimerler tercih edilmektedir. Doğal polimerik hidrojeller, yüksek su kapasitesine sahip üç boyutlu ağ yapılarıdır. Polimer yapısının şişme kapasitesi, çapraz bağlayıcı ajanların kullanımı ile yoğunluk derecesi değiştirilerek modüle edilebilmektedir. Agaroz, biyoteknoloji ve biyomedikal uygulamalarda sıklıkla kullanılan doğal polimer olarak bilinmektedir. Genipin, hidrojel sistemlerinde biyouyumlu çapraz bağlayıcı ajan olarak kullanımı mevcuttur. Geliştirilen nano-hidrojel yapılarının etkinliği cilt uygulamalarında ve kanser ilaç dağıtım sistemlerinde araştırılmakla birlikte yeni bir sistem olarak, bu yapıların optimum formülasyonlarının belirlenmesi, biyolojik sistemler üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. AGZ-ZnONP-HJ sentezi amacıyla karakterizasyon çalışmaları öncelikle ZnO NP'lerin sentezi ve karakterizasyonuna dayanmaktadır. ZnO NP'lerin sentezinde Curcuma longa ekstraktı kullanılarak yeşil sentez yöntemiyle sentez gerçekleştirilmiştir. Kimyasal analizler kapsamında UV-Vis Spektrum taraması sonucunda 365 nm dalga boyunda pik eldesi, FTIR spektrumunda C. longa (Zerdeçal) ekstraktına kıyasla 575 cm-1 civarında Zn-O bağı saptanması ve XRD pik zirveleri ile nanopartiküllerin kristal yapısının doğrulanması sağlanmıştır. Morfolojik görüntüleme kapsamında SEM ve TEM analizleri gerçekleştirilerek 40-50 nm sferik morfolojiye sahip, aglomerasyon göstermeyen homojen dağılım sergileyen ZnO NP'lerin sentezi ve karakterizasyonu başarıyla tamamlanmıştır. Polimer hidrojele ZnO NP entegrasyonu aşamasında gerçekleştirilen su tutma ve şişme kapasitesi testleri ile AGZ-ZnONP-HJ'in su absorpsiyon kapasitesinin yüksek olduğunu ve stabil yapı oluşturarak sentezi gerçekleştirdiğini göstermiştir. Kimyasal yapı tespiti amacıyla FTIR ve XRD analizleri sonucunda fonksiyonel grupların kararlı yapı oluşumunda hidrojel bütünlüğünü desteklediği doğrulanmıştır. AGZ-ZnONP-HJ'in yüzey morfolojisi SEM görüntüleme analizi ile nanopartiküllerin entegrasyonunun gerçekleştirilip homojen dağılım gösterdiği tespit edilmiştir. ICP-MS analizi ile Zn+2 elementini içerdiği saptanmıştır. Sonuç olarak, %2 oranında sentezlenen AGZ-ZnONP-HJ'nin optimum verimle sentezlendiği doğrulanmış ve yapısal bütünlüğünü koruduğu, yüksek su tutma kapasitesine sahip olduğu, nanopartiküllerin hidrojelde dengeli morfolojik dağılım sergilediği ve kimyasal özelliklerini koruyarak stabil bir yapı oluşturduğu belirlenmiştir. NIH3T3 ve HaCaT hücre hatlarında geliştirilen hücre canlılığı üzerindeki etkilerini In vitro koşullarda araştırmak amacıyla AGZ-ZnONP-HJ'in bazal sitotoksisite analizleri gerçekleştirilmiştir. Serbest haldeki ZnO NP, AGZ-HJ ve kontrol grupları ile karşılaştırmalı olarak gerçekleştirilen değerlendirmeler sonucunda, NIH3T3 hücre hattında hücre canlılıkları kontrole kıyasla 24. saatte ZnO NP'lerin %1,9 ile %18,7 arasında artarken, AGZ-HJ %18,8 ve AGZ-ZnONP-HJ %29,1 oranda artış göstermiştir. 48. saatte ZnO NP'ler ortalama %20,4 arasında artış sağlarken, AGZ-HJ ve AGZ-ZnONP-HJ'ler %16,1 ile %20,4 arasında artış göstermiştir. 72. saatte ise ZnO NP'lerin artışı %47,9 ile %78,7 arasında, AGZ-HJ'nin artışı %54,7 ile %83,7 arasında ve AGZ-ZnONP-HJ'nin artışı %70,9 ile %84,2 belirgin artışlar sergilemiştir. HaCaT hücre hattında ZnO NP'ler 24. saatte %130,6, 48. saatte %130,4 ve 72. saatte %198,8 canlılık oranları gösterirken; AGZ-HJ'ler sırasıyla %128,4, %116,5 ve %205,8 olarak tespit edilmekle birlikte AGZ-ZnONP-HJ'lerin canlılık oranları ise 24. saatte %131,1, 48. saatte %95,29 ve 72. saatte %200,1 olarak tespit edilmiştir. AGZ-ZnONP-HJ'nin hücresel düzeyde toksisiteye yol açmadığı, biyouyumlu yapı sergilediği ve sağlıklı hücreler üzerinde olumsuz etkiye neden olmadığı tespit edilmiştir. Geliştirilen çinko oksit nanopartikül entegre polimerik hidrojel, biyomedikal uygulamalar ve ilaç taşıma sistemlerinde tedavi amaçlı etkinliğini incelemek üzere yapılacak ileri araştırmalar için ön adım teşkil etmektedir. Anahtar Kelimeler; Metal nanopartikül, Polimer Hidrojel, Hücre Kültürü Teknikleri, Curcuma longa
Özet (Çeviri)
In the field of nanotechnology, the design, characterization and various applications of nanotechnological systems with the controlled manipulation of the shapes of nano-sized materials contain innovative approaches. Studies are ongoing to improve the application methods of synthesized nanoparticles, and natural polymers that are more advantageous in terms of biocompatibility are preferred for the integration of nanoparticle systems with hydrogels. Natural polymeric hydrogels are three-dimensional network structures with high water capacity. The swelling capacity of the polymer structure can be modulated by changing the degree of density with the use of crosslinking agents. Agarose is known as a natural polymer frequently used in biotechnology and biomedical applications. Genipin is used as a biocompatible crosslinking agent in hydrogel systems. Although the effectiveness of the developed nano-hydrogel structures has been investigated in skin applications and cancer drug delivery systems, as a new system, it is of great importance to determine the optimum formulations of these structures and to evaluate their effects on biological systems. Characterization studies for the synthesis of AGZ-ZnONP-HJ are primarily based on the synthesis and characterization of ZnO NPs. The synthesis of ZnO NPs was carried out by green synthesis method using Curcuma longa extract. Within the scope of chemical analysis, UV-Vis spectrum scanning revealed a peak at 365 nm wavelength, FTIR spectrum revealed Zn-O bonding around 575 cm-1 compared to C.longa extract and XRD peak peaks confirmed the crystalline structure of the nanoparticles. Within the scope of morphological imaging, SEM and TEM analyses were performed and the synthesis and characterization of ZnO NPs with 40-50 nm spherical morphology and homogeneous distribution without agglomeration were successfully completed. Water retention and swelling capacity tests performed during the ZnO NP integration into the polymer hydrogel showed that AGZ-ZnONP-HJ has high water absorption capacity and synthesized by forming a stable structure. As a result of FTIR and XRD analysis for chemical structure determination, it was confirmed that the functional groups supported the hydrogel integrity in the formation of stable structure. The surface morphology of AGZ-ZnONP-HJ was determined by SEM imaging analysis, showing the integration of nanoparticles and homogeneous distribution. ICP-MS analysis revealed that it contains Zn+2 element at targeted ratios. As a result, it was confirmed that AGZ-ZnONP-HJ synthesized at 2% was synthesized with optimum yield and it was determined that it maintained its structural integrity, had a high water retention capacity, the nanoparticles exhibited a balanced morphological distribution in the hydrogel and formed a stable structure by maintaining its chemical properties. Basal cytotoxicity assays of AGZ-ZnONP-HJ were performed to investigate its effects on cell viability developed in NIH3T3 and HaCaT cell lines under in vitro conditions. As a result of the comparative evaluations with free ZnO NP, AGZ-HJ and control groups, cell viabilities in NIH3T3 cell line increased between 1.9% and 18.7% at 24 h, AGZ-HJ 18.8% and AGZ-ZnONP-HJ 29.1% compared to control. At 48 hours, ZnO NPs increased by 20.4% on average, while AGZ-HJ and AGZ-ZnONP-HJ increased by 16.1% to 20.4%. At 72 hours, ZnO NPs increased by 47.9% to 78.7%, AGZ-HJ by 54.7% to 83.7% and AGZ-ZnONP-HJ by 70.9% to 84.2%. In HaCaT cell line, ZnO NPs showed 130.6%, 130.4% and 198.8% viability rates at 24 h, 48 h and 72 h, respectively, while AGZ-HJs showed 128.4%, 116.5% and 205.8%, respectively, and AGZ-ZnONP-HJs showed 131.1%, 95.29% and 200.1% viability rates at 24 h, 48 h and 72 h, respectively. It was determined that AGZ-ZnONP-HJ did not cause toxicity at the cellular level, exhibited biocompatible structure and did not cause negative effects on healthy cells. The developed zinc oxide nanoparticle integrated polymeric hydrogel is a preliminary step for further research to examine its therapeutic efficacy in biomedical applications and drug delivery systems. Keywords; Metal nanoparticles, Polymer Hydrogel, Cell Culture Techniques, Curcuma longa
Benzer Tezler
- Düşük doz çinko oksit nanopartiküllerin hepatik etkilerinin araştırılması
Determining the hepati̇c effects of low dose zinc oxide nanoparticules
ONUR KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiEskişehir Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖZDE AYDOĞAN KILIÇ
- Çinko oksit nanopartikül uygulamasının makarnalık buğdayın büyüme ve çinko alımı üzerine etkileri
Effects of zinc oxide nanoparticle application on growth and zinc uptake of durum wheat
GÜL NAZİK BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatEskişehir Osmangazi ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE DAĞHAN
- Çinko oksit modifiye karbon pasta enzim elektrotla glukoz tayini
Determination of glucose with carbon paste enzyme electrodes modified zinc oxide
GÖZDE AYDOĞDU
- Gümüş ve çinko oksit nanopartikül ilavesinin akrilikrezinin yüzey pürüzlülüğü, renk değişimi ve antifungal özelliği üzerine etkisi
The effect of silver and zinc oxide nanoparticle additionof acrylic resin on surface roughness, color and antifungal properties
ESRA NUR İPEK
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2024
Diş HekimliğiBezm-i Alem Vakıf ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİKER
DOÇ. DR. ŞULE TUĞBA DENİZ
- Çinko oksit nanopartiküllerinin yeşil sentezi, karakterizasyonu, sitotoksisitesi ve antimikrobiyal aktivitesi
Green synthesis of zinc oxide nanoparticles, characterization, cytotoxicity and antimicrobial activity
DOĞUKAN İŞLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyolojiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMoleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARZU ÖZKARA