Silika nanopartiküllerin sentezi, fonksiyonlandırılması ve uygulamaları
Synthesis, functionalization and applications of silica nanoparticles
- Tez No: 988859
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSA ŞAHİN, DOÇ. DR. ERMAN KARAKUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Nano-silika, Nanosensörler, Nano-silica, Nanosensors
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, silika nanopartiküllerin (SNP'lerin) kontrollü sentezi, yüzey fonksiyonlandırılması ve hibrit floresan nanosensör platformları olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Nanoteknolojik uygulamalarda yaygın olarak tercih edilen SNP'ler; boyut kontrolü, kimyasal kararlılık ve biyouyumluluk gibi özellikleri nedeniyle floresan temelli sensör tasarımı için ideal bir inorganik taşıyıcıdır. Ayrıca yüzeylerinin fonksiyonel gruplarla kolayca modifiye edilebilmesi, bu sistemlerin analitik uygulamalardaki kullanımını arttırmaktadır. Bu çalışmada, organik floroforların silika nanopartikül yüzeyine kovalent olarak immobilize edilmesiyle oluşturulan iki hibrit floresan sensör sistemi geliştirilmiştir: BODIPY temelli BOD–SNP ve trifenilamin türevi TPA–SNP. SNP'ler Stöber metodu ile sentezlenmiş, ardından yüzeyleri 3–aminopropiltrietoksisilan (APTES) ile modifiye edilerek ilgili floroforların bağlanmasına uygun hâle getirilmiştir. BOD–SNP sisteminde BODIPY türevi bir molekül, TPA–SNP sisteminde ise trifenilamin–tabanlı bir molekül SNP yüzeyine kovalent bağlanmıştır. Her iki hibrit nanosensör; FTIR, TEM, DLS, zeta potansiyeli, UV–Vis ve floresans spektroskopisi gibi çok yönlü karakterizasyon yöntemleriyle detaylı olarak incelenmiştir. BOD–SNP, Fe³⁺ iyonu varlığında belirgin bir floresans artışı gösterirken, TPA–SNP hem Fe²⁺ hem de Fe³⁺ iyonları ile floresans sönümlenmesine dayalı bir algılama davranışı sergilemiştir. Geliştirilen sensörlerin duyarlılığı, seçiciliği, zamana duyarlılıkları ve tespit limitleri değerlendirilmiştir. Ayrıca kırmızı şarap, bira, meyve suyu, içme ve çeşme suyu gibi gerçek matrislerdeki performansları hem harici kalibrasyon hem de standart ekleme yöntemi kullanılarak test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, her iki sistemin de yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik ve düşük tespit limitleri sergilediğini; özellikle TPA–SNP'nin hem Fe²⁺ hem Fe³⁺ iyonlarını eşzamanlı olarak algılayabilmesi nedeniyle geniş uygulama potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, organik–inorganik hibrit floresan nanosensörlerin metal iyonu tayininde yüksek performans sunduğunu ve SNP tabanlı platformların gıda tabanlı analizlerde kullanılabilirliğini desteklemektedir. Geliştirilen BOD–SNP ve TPA–SNP sistemlerinin demir iyonları (Fe2+ ve Fe3+) tespiti için etkili, hızlı ve güvenilir sensör adayları olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the controlled synthesis, surface functionalization, and applicability of silica nanoparticles (SNPs) as hybrid fluorescent nanosensor platforms were investigated. SNPs, which are widely used in nanotechnological applications, provide an ideal inorganic support for fluorescent sensor design due to their controllable particle size, chemical stability, biocompatibility, and ease of surface modification with functional groups. In this study, two hybrid fluorescent sensor systems were developed by covalently immobilizing organic fluorophores onto the silica nanoparticle surface: the BODIPY–based BOD–SNP and the triphenylamine–derived TPA–SNP. SNPs were synthesized using the Stöber method, and their surfaces were modified with 3–aminopropyltriethoxysilane (APTES) to enable covalent attachment of the corresponding fluorophores. In the BOD–SNP system, a BODIPY derivative was covalently anchored onto the SNP surface, while in the TPA–SNP system, a triphenylamine–based molecule was immobilized. Both hybrid nanosensors were thoroughly characterized using multiple analytical techniques, including FTIR, TEM, DLS, zeta potential measurements, UV–Vis spectroscopy, and fluorescence spectroscopy. BOD–SNP exhibited a pronounced fluorescence enhancement in the presence of Fe³⁺ ions, whereas TPA–SNP responded to both Fe²⁺ and Fe³⁺ ions through fluorescence quenching. The sensitivity, selectivity, temporal response, and detection limits of the developed sensors were systematically evaluated. In addition, the performance of both systems was assessed in real matrices such as red wine, beer, fruit juice, drinking water, and tap water using both external calibration and standard addition methods. The results demonstrated that both nanosensors exhibit high accuracy, strong repeatability, and low detection limits. Notably, the ability of TPA–SNP to detect both Fe²⁺ and Fe³⁺ ions simultaneously highlights its broad application potential. Overall, this study demonstrates that organic–inorganic hybrid fluorescent nanosensors offer high performance for metal ion detection and supports the applicability of SNP–based platforms in food–related analyses. The developed BOD–SNP and TPA–SNP systems present effective, rapid, and reliable sensor candidates for the determination of iron ions (Fe2+ and Fe3+).
Benzer Tezler
- Silika nanopartiküllerin sentezi, fonksiyonlandırılması ve insan prostat kanseri hücreleri üzerine sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Synthesis and functionalization of silica nanoparticles, and investigation of their cytotoxic effects on human prostate cancer cells
İREM MUKADDES DURMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyokimyaSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR KARAKURT
- Synthesis and characterization of organic-inorganic hybrid materials
Organik-inorganik hibrit malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
MÜFİDE DURİYE KARAHASANOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Manyetik ß-siklodekstrin nanopartiküllerin sentezi ve bazı kiral karboksilik asitlere karşı ekstraksiyon özeliklerinin incelenmesi
Synthesis and extraction properties of magnetic ß-cyclodextrin nanoparticles towards some chiral carboxylic acids
MUSTAFA ARSLAN
- Keratin/silika sol-jel temelli hibrit yüzeylerin sentezi ve biyosensör platformları olarak etkinliklerinin değerlendirilmesi
Synthesis of keratin/silica sol-gel based hybrid surfaces and evaluation of their efficacy as biosensor platforms
TUĞBA SEZGİN ARSLAN
- Akciğer kanseri tedavisi için hedefe yönelik hiyaluronik asit kaplı silika nanopartiküllerinin sentezi, karakterizasyonu, in vitro ve in vivo toksisite ve antitümör etkinlik potansiyeli
Targeted hyaluronic acid coated silica nanoparticles synthesis for lung cancer treatment, their characterizations, in vitro and in vivo toxicity and antitumor activity potentia
CEM GÜLER
Doktora
Türkçe
2024
BiyolojiEge ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEFİSE ÜLKÜ KARABAY YAVAŞOĞLU