Natural melanin nanoparticles for photothermal therapy: A comparative study of metal ion-chelated and non-chelated forms
Fototermal terapi için doğal melanin nanopartikülleri: Metal iyonu şelatlı ve şelatsız formların karşılaştırmalı bir çalışması
- Tez No: 973605
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KEMAL RUHİ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN BAYSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Biotechnology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metal iyonlarıyla şelatlanmış melanin nanopartikülleri (MNP'ler) teranostik uygulamalar için giderek artan bir ilgi görmektedir. Fakat, metal iyon şelatlanmasının MNP'lerin fototermal terapi (PTT) performansı üzerindeki etkisi büyük ölçüde incelen memiş durumdadır. Bu çalışma, ışınlama dalga boyu ve demir şelatlanması etkilerine odaklanarak melanin bazlı nanopartiküllerin (MBNP'ler) PTT potansiyelini araştırmaktadır. MNP'ler ve Fe3+-şelatlanmış melanin nanopartikülleri (MNP-Fe3+) sen tezlendi ve prostat kanseri hücrelerine uygulandı. Nanopartiküllerin en yüksek toksik olmayan konsantrasyonlarını belirlemek için sitotoksisite testi yapıldı. Fe3+-şelatlanmış MNP'ler azaltılmış sitotoksisite gösterdi ve bu, melaninin Fe3+ iyonlarının toksik etkilerini hafifletebileceğini ve manyetik rezonans görüntülemede (MRI'da) kontrast madde olarak kullanımı için avantajlı bir özellik olduğunu göstermektedir. MBNP'lerin geniş emilim spektrumu göz önüne alındığında, PTT deneylerinde kullanılmak üzere üç farklı dalga boyu (530 nm, 660 nm ve 785 nm) seçildi. Test edilen dalga boyları arasında yalnızca 785 nm ışınlama, hücre canlılığında önemli bir azalmaya yol açtı. Şelatlanmamış MNP'lar için hücre sağkalımı, 20 dakika PTT tedavisinden sonra yaklaşık %50'ye düştü. MNP-Fe3+ için sağkalım, 10 dakika PTT tedavisinde yaklaşık %40'a düştü ve 20 dakika PTT tedavisi ardından yaklaşık %30'a geriledi. Canlı/ölü boyama yalnızca 785 nm grubu için gerçekleştirildi ve MTT deneyinde gözlemlenen hücre ölümü modellerini doğruladı. Sonuçlar Fe3+ şelasyonunun MNP'lerin fototermal aktivitesini artırdığını gösterdi. Bu bulgular, MRI kontrastını arttırdığı bilinen MNP'lerin Fe3+ şelatlanmasının, biyouyumluluklarını ve PTT etkinliklerini iyileştirdiğini düşündürmektedir.
Özet (Çeviri)
Melanin nanoparticles (MNPs) chelated with metal ions have attracted increasing interest for theranostic applications. However, the effect of metal ion chelation on the photothermal therapy (PTT) performance of MNPs remains largely unexplored. This study investigates the PTT potential of melanin-based nanoparticles (MBNPs), focusing on the effects of irradiation wavelength and iron chelation. MNPs and Fe3+- chelated melanin nanoparticles (MNP-Fe3+) were synthesized and applied to prostate cancer cells. First, a cytotoxicity assay was performed to identify the highest non-toxic concentrations of the nanoparticles. Fe3+-chelated MNPs showed reduced cytotoxicity, indicating that melanin may mitigate the toxic effects of Fe3+ ions, which is an advan tageous property for their use as contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI). Given the broad absorption spectrum of MBNPs spanning 200-800 nm, three distinct wavelengths (530 nm, 660 nm, and 785 nm) were selected to use in PTT experiments. Among the tested wavelengths, only irradiation at 785 nm led to a significant reduction in cell viability. For the non-chelated MNPs, cell survival decreased to approximately 50% in the 20 min PTT group. For the MNP-Fe3+, the survival was reduced to around 40% in the 10 min PTT and further declined to about 30% following 20 min PTT treatment. Live/dead staining was performed solely for the 785 nm group, confirming the cell death patterns observed in the MTT assay. Therefore, our results showed that Fe3+ chelation enhanced the photothermal activity of MNPs. These findings suggest that Fe3+ chelation of MNPs, already known to enhance MRI contrast, also improves their biocompatibility and PTT efficacy
Benzer Tezler
- Computational modeling and experimental validation of the photothermal activity of metal-ion chelated natural melanin nanoparticles
Metal iyon şelatlı doğal melanin nanoparçacıkların fototermal aktivitesinin hesaplamalı modellenmesi ve deneysel doğrulanması
ŞEYMA YEKTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KEMAL RUHİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN BAYSOY
- Doğal melanin nanoparçacıkları ile modifiye edilmiş kuvars ayar çatalı tabanlı biyosensör tasarımına özel simülasyon ortamının hazırlanması ve analizi
Preparation and analysis of special simulation environment for quartz tuning fork based biosensor design modified with natural melanin nanoparticles
DİLHAN TANRILI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Biyoteknolojiİzmir Demokrasi ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GİZEM KALELİ CAN
DR. ENGİN BAYSOY
- Physicochemical characterization of natural melanin nanoparticles and biocompatibility analaysis in neuro2a neuroblastoma cells
Doğal melanin nanoparçacıklarının fizikokimyasal karakterizasyonu ve neuro2a nöroblastoma hücrelerinde biyouyumluluk analizi
ECE ASFUROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
BiyomühendislikBahçeşehir ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN BAGCI
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN BAYSOY
- Kolorektal kanser tedavisine yönelik oksaliplatin yüklü melanin nanoparçacıkların geliştirilmesi
Development of oxaliplatin loaded melanin nanoparticles for colorectal cancer treatment
GÜLEYCAN DEDECENGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyomühendislikİzmir Demokrasi ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GİZEM KALELİ CAN
DOÇ. DR. SAKİP ÖNDER
- Machine learning and ımage processing based concentration prediction of pancreatic cancer biomarker
Pankreas kanseri biyobelirtecinin makine öğrenmesi ve görüntü işleme tabanlı konsantrasyon tahmini
TURGUT KARADEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Demokrasi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAŞAK ESİN KÖKTÜRK GÜZEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ GİZEM KALELİ CAN