Development and characterization of lignin-based nanoparticles and their assessment for biomedical applications
Lignin tabanlı nanoparçacıkların geliştirilmesi, karakterizasyonu ve biyomedikal uygulamalar için değerlendirilmesi
- Tez No: 972490
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NUR MUSTAFAOĞLU VAROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Kimya, Biotechnology, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lignin nanoparçacıkları (LNP'ler), sahip oldukları özgün fizikokimyasal özellikler sayesinde ilaç taşıma ve tedavi amaçlı uygulamalarda sürdürülebilir ve biyouyumlu nanotaşıyıcılar olarak önemli ölçüde ilgi görmektedir. Bu çalışmada, etanol ve su gibi çevre dostu çözücüler kullanılarak LNP'lerin boyutlarının hassas şekilde kontrol edilebildiği basit bir sentez yöntemi geliştirilmiştir. Bu doğrultuda, farklı boyutlara sahip üç nanoparçacık grubu sentezlenmiştir: LNP1 (⁓160 nm), LNP2 (⁓330 nm) ve LNP3 (⁓490 nm). LNP'ler; boyut, morfoloji, farklı sıcaklık ve pH koşullarındaki stabilite ile fizikokimyasal özellikler açısından karakterize edilmiştir. Zaman bağımlı hücre içi alım çalışmaları, LNP'lerin hücreler tarafından etkin şekilde internalize edildiğini ortaya koymuştur. LNP'lerin anti-inflamatuar potansiyeli, THP-1 hücrelerinde yapılan deneylerle değerlendirilmiş ve büyüklüğe bağlı olarak tümör nekroz faktörü-alfa (TNF-ɑ), interlökin-1 beta (IL-1β) ve interlökin-6 (IL-6) gibi pro-inflamatuar sitokinlerin düzeylerini azaltılmıştir. Elde edilen bulgular, LNP'lerin boyutsal farklılıklarının anti-inflamatuar performans üzerinde belirgin bir etkisi olduğunu ve özellikle LNP2'nin sitokin seviyelerini düşürmede umut verici sonuçlar gösterdiğini ortaya koymuştur. LNP'lerin antibiyotik taşıyıcı sistem olarak potansiyelini araştırmak amacıyla model sistem olarak LNP1 seçilmiş ve klinik olarak yaygın kullanılan üç antibiyotik (teikoplanin, vankomisin ve daptomisin) başarıyla yüklenmiştir. Yükleme sonrası LNP1'in in vitro salım kinetikleri değerlendirilmiş ve üç ila sekiz gün süren kontrollü salım profilleri elde edilmiştir. Antibiyotik yüklü LNP1'in antibakteriyel etkinliği, bakteriyel büyüme inhibisyon testleriyle incelenmiş ve serbest antibiyotiklere kıyasla Staphylococcus aureus'a karşı artan antimikrobiyal aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Bu bulgular, LNP'lerin antibakteriyel ve anti-inflamatuar uygulamalarda çok yönlü bir platform oluşturduğunu ve terapötik etkinliklerinin boyuta bağlı olarak önemli ölçüde değiştiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Lignin nanoparticles (LNPs) have gained significant interest as sustainable and biocompatible nanocarriers for drug delivery and therapeutic applications due to their intrinsic physicochemical characteristics. In the current study, a straightforward method was developed for synthesizing LNPs, which allows precise size control using ethanol and water as green solvents. Accordingly, three distinct nanoparticle batches, LNP1 (⁓160 nm), LNP2 (⁓330 nm), and LNP3 (⁓490 nm), were synthesized. LNPs were characterized for their size, morphology, stability at different temperatures (4, 25, and 37 °C) and pH (5.5, 7.4, and 9) conditions, and physicochemical properties. Time-dependent cellular uptake studies revealed their effective internalization by cells. The anti-inflammatory potential of LNPs was evaluated in THP-1 cells by quantifying their size-dependent ability to reduce pro-inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor-alpha (TNF-ɑ), interleukin-1 beta (IL-1β), and interleukin-6 (IL-6). Overall, results revealed that size variations significantly affect their anti-inflammatory performance, with LNP2 exhibiting the most promising results in reducing cytokine levels. To explore their potential as antibiotic delivery systems, LNP1 was chosen as the model delivery system and three clinically relevant antibiotics, including teicoplanin, vancomycin, and daptomycin were successfully loaded into it, and its in vitro release profiles were evaluated. LNP1 exhibited sustained release behavior ranging from three to eight days. The antibacterial efficacy of antibiotic-loaded LNP1 was investigated through bacterial growth inhibition assays, demonstrating preserved and slightly enhanced antimicrobial activity against Staphylococcus aureus compared to free antibiotics. These findings collectively establish LNPs as a versatile platform for antibacterial and anti-inflammatory applications, with size-dependent effects playing a crucial role in their therapeutic performance.
Benzer Tezler
- Nanokristal selüloz ve lignin katkılı polilaktik asit esaslı tek ve iki katmanlı aktif gıda ambalaj filmlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of polylactic acid based mono- and bilayer active food packaging films incorporated with nanocrystalline cellulose and lignin
EZGİ İNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiSakarya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEHRA AYHAN
- Development of ensete fiber based composites and their characterization
Ensete lifi bazlı kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
TOLERA ADERIE NEGAWO
Doktora
İngilizce
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Malt posasından hemiselüloz bazlı filmlerin eldesi ve gıda ambalajı yönünden karakterizasyonu
Production of hemicellulose-based films from brewer's spent grain and characterization for food packaging
BUSE SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRBÜZ GÜNEŞ
- Biyo bazlı 1,3-benzoksazinlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of bio-based 1,3-benzoxazines
MERVE ERDEĞER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FÜSUN ŞEYMA KIŞKAN
- Doğal genleşmiş perlit ve lignoselüloz dolgulu EPDM kauçuk kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of EPDM rubber composites filled with natural expanded perlite and lignocellulose
CENNET ÇAVDAROĞLU