Photodynamic therapy using black phosphorus nanosheets for the treatment of retinoblastoma
Retinoblastom tedavisinde siyah fosfor nanolevhalar kullanılarak fotodinamik terapi
- Tez No: 978178
- Danışmanlar: PROF. DR. CELAL MURAT HASANREİSOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Moleküler Tıp, Göz Hastalıkları, Biyoteknoloji, Molecular Medicine, Eye Diseases, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Fototerapi, Genler-retinoblastom, Kanser hücreleri, Phototherapy, Genes-retinoblastoma
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Retinoblastom (RB), çocukluk döneminde ortaya çıkan son derece agresif bir pediatrik kanserdir ve tedavi edilmediği takdirde kalıcı görme kaybına yol açabilir. Gelişmiş ülkelerde hayatta kalma oranlarını artıran sistemik kemoterapi, radyoterapi ve enükleasyon gibi geleneksel tedavi stratejileri, ciddi yan etkilerle ilişkilidir. Bu yan etkiler arasında sistemik toksisite, görme kaybı, sınırlı erişilebilirlik ve etkilenen çocukların yaşam kalitesini ciddi şekilde etkileyebilecek uzun vadeli komplikasyonlar yer almaktadır. Fotodinamik terapi (PDT), ışığa yanıt olarak reaktif oksijen türleri (ROS) üretmek amacıyla fotosensitizerlerin kullanılmasıyla kanser tedavisinde uygulanabilir, minimal invaziv bir seçenek haline gelmiştir. Ancak, mevcut fotosensitizerlerin terapötik uygulamaları, genellikle karmaşık ışık sistemleri gerektirmeleri veya uzun süreli sistemik fotosensitivite göstermeleri nedeniyle sınırlıdır. Biyouyumluluk, görünür ve yakın kızılötesi (NIR) ışık altında fotoreaktivite ve biyolojik olarak parçalanabilirlik gibi özel özellikleri sayesinde siyah fosfor (BP) bazlı nanotabakalar, kanser tedavisi dahil olmak üzere biyomedikal uygulamalar için umut verici bir nanomalzeme haline gelmiştir. Bununla birlikte, BP bazlı nanotabakaların kanser tedavisindeki klinik uygulamalarına dair sınırlı bilgi mevcuttur ve bu materyalin terapötik etkisinin moleküler mekanizmaları hâlâ tam olarak aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada, Retinoblastom tedavisi için BP bazlı nanotabakaların yeni bir fotosensitizer olarak kullanıldığı nanoteknoloji temelli bir PDT stratejisi uygulandı. BP'ye bağlı fotokatalitik aktiviteyi ve ROS üretimini artırmak amacıyla, grafitik karbon nitrür (gCN) nanotabakaları sentezlenmiş ve heteroyapılar (gCN/BP) hazırlandı. Bu heteroyapılar aracılığıyla ışık absorbsiyonu, yük ayrışması, malzeme çözünürlüğünde iyileşmeler sağlanarak NIR ışık altında fotodinamik etkinliğin artırılması hedeflendi. Heteroyapıların sitotoksik ve terapötik etkileri RB ve retina pigment epitel (RPE-1) hücre hatlarında MTT deneyi ve Annexin/PI boyamasıyla akış sitometrisi ile değerlendirildi. ROS seviyeleri H2DCF-DA probu kullanılarak tespit edildi. Western blot ve immünofloresan (IF), Bax, Bcl-2 ve Caspase-9 proteinlerinin ekspresyon seviyelerini değerlendirerek apoptotik aktiviteyi değerlendirmek için kullanıldı. Morfolojik değişiklikler ve proliferasyon, hücre bağlantı morfolojisini değerlendirmek için ZO-1 ve proliferasyon belirteci olarak Ki-67 kullanılarak IF ile değerlendirildi. BP bazlı heteroyapıların NIR ile indüklenen aktivasyonu RB hücrelerinde önemli oksidatif stres, apoptoz ve nekroza neden olurken, RPE-1 hücreleri üzerinde minimum etkiye sahipti. Ayrıca, Matrigel® kullanılarak NIR ışık etkinliğini ve istenen tümör oluşumunu optimize etmek için bir pilot çalışma olarak in vivo çalışmalar gerçekleştirildi. gCN/BP heteroyapılarının intravenöz olarak verilmesinin ardından, potansiyel sistemik etkiler in vivo olarak gösterilmiştir. Bulgular heteroyapıların biyouyumluluğunu ve güvenlik profilini kanıtlamıştır. Bu çalışma, pediatrik oküler onkolojide NIR ışığı ile BP bazlı heteroyapıların uygulanmasına ilişkin yeni bilgiler sunmaktadır ve Retinoblastom için biyouyumlu, yenilikçi, ilaçsız terapötik stratejilerin geliştirilmesinin önünü açabilir. Ayrıca, bulgularımız iki boyutlu heteroyapıların kanser nanotıbbında daha geniş kullanımına katkıda bulunabilir.
Özet (Çeviri)
Retinoblastoma (RB) is a highly aggressive pediatric cancer that typically presents in early childhood and may result in permanent vision loss if left untreated. While conventional treatment strategies, including systemic chemotherapy, radiotherapy, and enucleation, have improved survival rates in developed countries. They have resulted in severe side effects such as systemic toxicity, vision loss, limited accessibility, and long-term complications that can severely impact the quality of life of affected children. By using photosensitizers (PS) to generate reactive oxygen species (ROS) in response to light, photodynamic therapy (PDT) has become a feasible, minimally invasive option for the treatment of cancer. However, the therapeutic application of existing PSs are limited because they frequently require complicated light systems or demonstrate extended systemic photosensitivity. Because of its beneficial features, such as biocompatibility, photoreactivity under visible and near-infrared (NIR) light, and biodegradability, black phosphorus (BP)-based nanosheets have become a promising nanomaterial for biomedical applications, including cancer therapy. However, pristine BP suffers from instability in cell medium, and limited information has been established about the clinical application of BP-based nanosheets in the treatment of cancer, especially in PDT. Additionally, the molecular processes behind the therapeutic activity of BP are still unknown. In this study, a nanotechnology-based PDT strategy was developed by utilizing BP-based nanosheets as a novel PS for RB. To enhance photocatalytic activity, stability in cell medium, and ROS production efficiency of BP for PDT of RB, it is combined with graphitic carbon nitride (gCN) nanosheets, and gCN/BP heterojunctions were prepared. Through these heterojunctions, improvements in light absorption, charge separation, stability in cell media and dispersion of materials were expected, potentially increasing PDT efficacy under NIR light exposure. The cytotoxic and therapeutic effects of gCN/BP heterojunctions were evaluated in RB and retinal pigment epithelial (RPE-1) cell lines by MTT assay and flow cytometry with Annexin/PI staining. ROS levels were detected using the H2DCF-DA probe. Western blotting and immunofluorescence (IF) assays were used to evaluate apoptotic activity by assessing the expression levels of Bax, Bcl-2, and Caspase-9 proteins. Morphological alterations and proliferation were evaluated by IF using ZO-1 to assess cell junction morphology and Ki-67 as a proliferation marker. NIR-triggered activation of BP-based heterojunctions caused significant oxidative stress, apoptosis, and necrosis in RB cells, but had a minimum effect on RPE-1 cells. Morphological changes correlated with RB cell death were observed using microscopic analysis. In addition, in vivo studies were conducted as a pilot study to optimize NIR light efficacy and desired tumor formation using Matrigel®. Following intravenous delivery of gCN/BP heterojunctions, the potential systemic effects were shown in vivo. Findings proved the gCN/BP heterojunction's biocompatibility and safety profile. Overall, this study provides novel insights into the application of BP-based heterojunctions under NIR light irradiation in pediatric ocular oncology and may pave the way for the development of biocompatible, drug-free therapeutic strategies for RB. Furthermore, our findings highlight the broader potential of two-dimensional heterostructured nanomaterials in cancer nanomedicine.
Benzer Tezler
- Karadut ekstresi, metilen mavisi ve klorheksidinin, streptococcus mutans ve lactobacıllus caseı ile kontamine edilmiş dentin diskleri üzerindeki antibakteriyel etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of the antibacterial effects of black mulberry extract, methylene blue and chlorhexidine on dentin discs contaminated with streptococcus mutans and lactobacillus casei
NAİME SELEN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2025
Diş HekimliğiSağlık Bilimleri ÜniversitesiÇocuk Diş Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHAR BAŞAK KIZILTAN ELİAÇIK
- Yeni pirazinoporfirazinlerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of new pyrazinoporphyrazines and investigation of their propertiies
RABİA ZEYNEP USLU KOBAK
- Nanoparticle enabled diagnosis and combination therapy of cancer
Nanoparçacık destekli kanser tanı ve kombine tedavi araştırmaları
EDA ÇELİKBAŞ
- Doku benzeri bir ortamda kromofor moleküllerin konsantrasyonunun spektroskopik yöntemle tayininin analitik olarak modellenmesi
Defining chromophore concentration of tissue phantoms by modeling spectroscopic data
ASLINUR SIRCAN KÜÇÜKSAYAN
- Oktakis (2-tosilamindetiltia) sübstitüe porfirazinler
Octakis (2-tosylaminoethylthıo) substituted porphyrazines
RABİA ZEYNEP USLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiAnorganik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜL
