Theses supervised by Prof. Dr. Fatih Büyükserin
10 theses · TOBB Economics and Technology University
Anodik alüminyum oksit ince filmler üzerinde yüzey plazmon rezonans spektroskopisi kullanılarak spesifik biyolojik etkileşimlerin araştırılması
Yüzey Plazmon Rezonans (YPR) spektroskopisi, biyoloji, biyokimya ve tıp bilimleri alanlarındaki etiketsiz, gerçek zamanlı ve noninvaziv özellikleri nedeniyle olağanüstü optik biyo-algılama aracı olarak kullanılmaktadır. Kinetik, afinite, bir etkileşimin özgüllüğü ve ilgilenilen bir örnekte bulunan seçilmiş moleküllerin konsantrasyonları gibi sorular YPR tarafından cevaplanabilmektedir. Anodik alüminyum oksit (AAO) ince filmlerin yüksek porozite, kontrol edilebilir por çapı ve kalınlığı, artırılmış yüzey alanı-hacim oranı, termal ve kimyasal kararlılığa sahip olması, biyouyumlu olması sebebiyle gaz sensörü, güneş pilleri gibi sektörlerin yanı sıra ilaç salınımı, biyosensör ve biyomedikal alanlardaki kullanımı artmıştır. Litografi, maskeleme ve kalıp olarak kullanılarak nanoboyutta malzeme üretiminde kullanılan AAO ince filmlerin kendisi de optik biyosensör alanında YPR spektroskopisinde de sıklıkla kullanılmaktadır. YPR sistemine eklenen AAO ince filmlerin optik dalga kılavuzu olarak davranması ile yüzey plazmonuna ek olarak farklı modların elde edilmesi sağlanmaktadır. Literatürde iki aşamalı anodizasyon ile üretilen, voltaj azaltma yöntemi ile elde edilmiş serbest duran AAO filmlerin direkt olarak üretilip yüzey plazmon rezonans spektroskopisinde kullanımının olmadığı gözlemlenmiştir. Tez çalışmasında, öncelikle laboratuvar koşullarında üretimi gerçekleştirilen AAO ince filmlerin kalınlık ve porozite değerlerine göre elde edilmesi beklenen modlar Winspall 3.02 simülasyon programı kullanılarak tespit edilmiştir. Ardından iki aşamalı anodizasyon ile serbest duran AAO ince filmlerin kalınlık optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Farklı derişimlerde H3PO4 ve NaOH çözeltileri kullanılarak, farklı sürelerde kimyasal aşındırma yöntemleri denenmiştir. Filmlerin aşındırma sırasında bir yüzeyinin korunması için polikarbonat ile kaplanma ve kenarlarından cam yüzey üzerine bantlanması gibi farklı metotlar denenmiştir. Ayrıca yağ-asit arayüzeyinde kimyasal aşındırma işlemleri yapılmıştır. Aşındırma yöntemleri ile homojen film kalınlığının elde edilememesi üzerine ikinci anodizasyon süresi azaltılarak filmlerin inceltilmesi sağlanmıştır. Dört farklı anodizasyon süresi denenmiş ve serbest duran 1,5 mikrometre kalınlığındaki AAO ince filmlerin üretimi yapılmıştır. Por yapısı ve kalınlıkları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Porozite değerleri belirlenen AAO filmlerin efektif dielektrik sabitleri Maxwell-Garnett formülü kullanılarak hesaplanmıştır. YPR spektroskopisinde Kretschmann konfigürasyonu kullanılmıştır. Saçtırma yöntemi ile altın kaplanan yüksek kırılma indisli camlar ile AAO ince filmlerin birleştirilmesi ile alınan spektroskopi sonucundaki verilerden kalınlık ve dielektrik sabiti analizleri Winspall programı ile yapılmıştır. Kalınlıkların SEM sonucunda elde edilen veriler ile örtüştüğü gösterilmiştir.
Tek aşamalı sprey kaplama yöntemi ile saydam ve yüksek dayanımlı süperhidrofobik cam yüzeylerin oluşturulması
Süperhidrofobik yüzeyler 150º'nin üzerinde su değme açılarına ve düşük kayma açılarına sahip yüzeyler olarak bilinir. Süperhidrofobik yüzeyler ıslanmama ve kendi kendini temizleme özelliklerinden dolayı endüstriyel uygulamalarda büyük ilgi görseler de düşük ışık geçirgenliği ve düşük dayanımlarından dolayı endüstride hala aktif olarak kullanılamamaktadır. Özellikle sprey kaplama gibi kolay uygulanabilir yöntemlerle yüksek ışık geçirgenliğine ve yüksek dayanıma sahip süperhidrofobik cam yüzeyler elde etmek hem endüstriyel uygulamalar için hem de literatürde en yaygın problemlerdendir. Bu çalışmada gelişmiş imalat yöntemleri kullanılmadan, tek aşamalı sprey kaplama yöntemi ile geniş alanlara ekonomik olarak uygulanabilir, ucuz, saydam, yüksek dayanımlı cam yüzeylerin oluşturulması amaçlanmıştır. Süperhidrofobik yüzeyler elde etmek için iki ana nokta vardır. Birincisi, yüzey mikro-nano pürüzlülüğünü arttırmak, ikincisi ise yüzey enerjisini azaltmaktır. Bu nedenle, bu tezde, yüzey pürüzlülüğünü arttırmak için küresel silika nanoparçacıklar (Si NPs) ve yüzey enerjisini azaltmak için ODTS ve PDMS kullanılmıştır. Tezin ilk bölümünde Stöber yöntemi ile farklı boyutlarda silika nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Sentezlenen silika nanoparçacıkların boyutları NH4OH, DIW, TEOS gibi öncü kimyasalların miktarları değiştirilerek ayarlanmıştır. Ayrıca santrifüj ve kurutma işlemlerinin silika nanoparçacıklar üzerindeki aglomerasyon mekanizmaları detaylıca incelenmiştir. Tezin ikinci bölümünde, farklı boyutlarda sentezlenen silika nanoparçacık içeren solüsyonların spreylenmesiyle oluşturulmuş cam yüzeylerin ışık geçirgenliği, su temas açısı ve kayma açısı incelenmiştir. Ayrıca silan mofiyeli silika nanoparçacıkların farklı miktarlarda spreylenmesiyle oluşturulmuş cam yüzeylerin ışık geçirgenlikleri, su değme açısı ve kayma açısı incelenmiştir. Tezin son bölümünde, PDMS/Si NPs tabanlı cam numuneler üretilmiştir. Spreylenen solüsyondaki silika nanoparçacık ağırlık yüzdesi ve solüsyondaki PDMS/Si NPs ağırlık oranları değiştirilerek üretilen cam yüzeylerin dayanımı, ışık geçirgenliği, su değme ve kayma açıları incelenmiştir. Çalışmalarımız, literatürde ilk defa herhangi bir silan modifikasyonu içermeyen ortalama 40 nm hidrodinamik çapa sahip Si NP'ların, seyreltik PDMS çözeltileriyle tek aşamalı olarak cam yüzeylere spreylendiğinde, %70 üzerinde ışık geçirgenliğine, 160° üstünde su değme açılarına ve farklı aşındırma testlerine karşı yüksek dayanım sağladığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Silika nanoparçacık (Si NP), Tek aşamalı syrep kaplama, Saydam ve yüksek dayanımlı süperhidrofobik cam yüzeyler, PDMS/Si NP cam yüzeyler
Farklı boyutlarda sürfaktan içermeyen nişasta bazlı mikrokürelerin sentezi, sentez sürecini etkileyen faktörlerin araştırılması
Kontrollü boyut ve morfolojiye sahip olan mikroküreler, medikal alanda ilaç taşıma sistemleri başta olmak üzere çeşitli uygulamalarda tercih edilmektedir. Mikrokürelerin sentezlenmesinde yaygın olarak kullanılan bir yöntem, emülsiyon polimerizasyon tekniğidir. Bu çalışmada, ilaç taşıyıcısı olarak dar boyut aralıklarına sahip, biyouyumlu ve biyobozunur mikrokürelerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Sitotoksisitesi düşük mikrokürelerin üretimi için doğal bir polimer olan nişasta ile sürfaktan içermeyen emülsiyon polimerizayonu yöntemi (SFEP) tercih edilmiştir. Artan polimer konsantrasyonu (ağırlıkça %3 - %10), ortam pH'si (7 - 10), ortam sıcaklığı (30 - 70°C), çapraz bağlayıcı miktarı (hacimce %1 - %20) ve emülsiyon karıştırma hızlarında (500 – 1000 RPM) üretilen mikrokürelerin çaplarındaki azalma ve artan sürekli fazın dağınık faza oranında (%21 - %100) mikrokürelerin çapındaki artma optik mikroskop ile yapılmış gözlemlenmiştir. 400µm üzerinde dar boyut aralıklarında üretilen mikrokürelerin topografisi taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile incelenmiştir. Ortam sıcaklıklığı koşullarında ağırlık ve boyut değişimleriyle genleşme değerlendirmeleri yapılmıştır. Ayrıca, UV-Vis Spektrofotometre kullanılarak partiküllerin ilaç yüklemesi analiz edilmiştir. %99,81 ile en yüksek ilaç yüklenme verimi 500 RPM karıştırma hızı ile elde edilen, bozunma süresi 55±2,33 gün olan mikrokürelerde gözlemlenmiştir. Parçacıkların L-929 hücre hattı üzerindeki sitotoksik etkisi, canlılık testleri aracılığıyla değerlendirilmiş ve ağırlıkça %10 polimer konsantrasyonu ile sentezlenmiş olan mikrokürelerde en yüksek canlılık (%113,53 ± 5,54) gözlemlenmiştir. Bu tez çalışmasının sonuçları, SFEP yöntemi ile nişastadan üretilen stabil mikrokürelerin düşük sitotoksisite ve yüksek ilaç yüklenme verimi ile çeşitli tıbbi ve kozmetik uygulamalarda tercih edilebileceğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Polimerik mikroküre, Nişasta, Çapraz bağlayıcı, Sürfaktan içermeyen emülsiyon polimerizasyonu
Nanoyapılı riboflavin katkılanmış kompozit biyomalzemelerin doku mühendisliğinde kullanımının araştırılması
Yara iyileşmesi kompleks bir süreçtir ve imün sistemin uyarılması enflamasyon kaskadını tetikleyerek yara iyileşmesini geciktirmektedir. Uygulanacak yara örtüsünün biyouyumlu, biyobozunur, toksik olmayan, antibakteriyel, yara iyileşmesini hızlandırabilecek fiziksel ve kimyasal yapıya sahip, düşük maliyetli ve bariyer görevi görebilen özelliklerde olması beklenmektedir. Böylece dış etmenler kaynaklı enflamasyon oluşması engellenerek yara iyileşmesinin doğal süreci desteklenerek doku iyileşmesi sağlanacaktır. Tüm bu ihtiyaçları karşılamak için bu çalışmada riboflavin içeren polikaprolakton/kolajen membranların yara örtüsü olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Tasarlanan yara örtüsüne riboflavin eklenmesinin hücre canlılığını arttırıcı etkisinin yanında ışıkla etkileşim göstererek antibakteriyel etki gösterecek olması da istenen bir özelliktir. Bu tezin amacı, iki farklı nanomalzeme üretim yöntemi kullanarak riboflavin içeren polikaprolakton/kolajen membranlar üsreterek in vitro performanslarını belirleyerek en uygun üretim yöntemini seçmek ve belirlenen nanomalzemeyi rat modelleri üzerinde test edilerek deri dokusunda yara iyileşme sürecinin komplikasyonsuz ve sağlıklı bir şekilde desteklenmesinin sağlanmasıdır. Önerilen ilk üretim yönteminde membranlar iki basamaklı anodizasyonla elde edilen ve periyodik sıralanmış nanoporlara sahip anodik alüminyum oksit membranlar kalıp olarak kullanılarak damlat kurut yöntemiyle elde edilmiştir. Bir diğer önerilen üretim yöntemi ise elektroeğirme ile nanofiber yapılı membranların elde edilmesidir. Her iki üretim yöntemiyle de polikaprolakton/kolajen ve polikaprolakton/kolajen/riboflavin malzemeler elde edilmiştir. Üretilen membranların morfolojik karakterizasyonu atomik kuvvet mikroskopu ve taramalı elektron mikroskopu ile, kimyasal içerik karakterizasyonu ise Fourier dönüşümlü infrared spektroskopi ile gerçekleştirilmiştir. Ardından membranların in-vitro degradasyon profili belirlenmiştir. Membranların hücre üzerine etkilerinin incelenmesi için seçilen L-929 fibroblast hücre hattı ile in-vitro sitotoksisitesi ve hücre proliferasyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir ve üretilen malzemelerin %80'in üzerinde hücre canlılığı gösterdiği belirlenmiştir. Ancak elektroeğrilmiş PCL/Col/Rb içerikli membranların arttırılmış proliferasyon ve canlılık göstermiştir. Riboflavinin ışıkla aktive edilmesiyle elde edilecek antibakteriyel etkinin tespiti de Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterileri üerinden gerçekleştirilmiştir ve nanoçubuk desenli riboflavin içeren PCL/Col membranların beyaz ışık uygulaması sonrası bakteri canlılıklarında sırasıyla %21,95 ve %46,96 düşüş, nanofiber yapılı riboflavin içeren PCL/Col membranların beyaz ışık uygulaması sonrası bakteri canlılıklarında sırasıyla %20,61 ve %47,30 düşüş belirlenmiştir. Alınan sonuçlarda elektroeğrilmiş malzemelerde elde edilen arttırılmış proliferasyon ve canlılık sebebiyle rat modellerinde oluşturulan yara modellerine uygulanmıştır. Işık uygulamasıyla beraber enflamasyon düşürülerek nanofiber yapılı PCL/Col/Rb malzemelerde deney grupları arasında en yüksek iyileşme skoru olan 14 elde edilerek iyileşmenin olumlu yönde etkilendiği ve klinik uygulamalarda yara örtüsü olarak kullanım potansiyeli gösterilmiştir.
Etkin osteointegrasyon amaçlı alümina membran ile kaplanmış titanyum implantların üretilmesi
İskelet sisteminin geniş alanlı kırıklarında osteointegrasyonun hızlı ve etkin bir biçimde sağlanması, bu bölgede kullanılması planlanan implant yüzeylerinin kemik doku ile benzer kimyasal, mekanik ve topografik özellikleri taşıyan yapıda olmasına bağlıdır. Titanyum temelli biyomalzemeler bu gibi durumlarda klinik kullanımda sıklıkla tercih edilmekte ve bu malzemelerin osteointegrasyon ve implantasyon başarı oranlarını artırmak için kimyasal/nanotopografik özellikler sağlayabilen oksit tabakalar ile kaplanmaları uzun süredir çalışılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, anodize alüminyum oksit (AAO) kaplı ve atomik tabaka biriktirme (ALD)-alümina kaplı titanyum alt tabakaların, kendiliğinden iyileşmenin zor olduğu geniş deformasyon alanlarında yüksek ve hızlı mineralizasyon potansiyelini incelemektir. AAO kaplı titanyum (AAO@Ti) yüzeyler farklı elektrolitlerde anodizasyon tekniği ile üretilmiş ve osteojenik potansiyelleri kontrol olarak saf titanyum yüzey ile karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Yüzeylerin anodizasyon yoluyla kazandığı iyonik karakterlerin etkisini araştırmak için, oksitlenmiş nanotopografik yüzeyler ayrıca hassas ve konformal bir kaplama buharı biriktirme tekniği olan ALD yoluyla ultra ince bir alümina tabakası ile kaplanmıştır (ALD@AAO@Ti). Ayrıca, nano ölçekli yüzey morfolojisinin etkisini araştırmak için saf titanyum numunesi de ALD ile saf alümina ile kaplanmıştır (ALD@Ti). ALD kaplamadan sonra yapılan XPS analizi, anodizasyon ile üretilen her bir yüzeyin iyonik karakterinin başarıyla baskılandığını göstermiştir. İn vitro çalışmalar, incelenen substratlar arasında, MG-63 osteosarkom hücrelerinin mineralizasyon kapasitesinin, fosforik asitte anodize edilip ALD ile muamele edilmiş ve yalın AAO@Ti örnekleri (H3PO4_AAO@Ti ve ALD@H3PO4_AAO@Ti) üzerinde inkübe edildiğinde en yüksek olduğunu göstermiştir. Bu substratlar üzerindeki mineralizasyon da 2. günden 21. güne kadar tutarlı bir şekilde artmıştır. Osteojenik genlerin ekspresyon seviyeleri ALD@Ti ve ALD@H3PO4_AAO@Ti yüzeylerini ön plana çıkarırken, immünositokimya analizleri de osteojenik aktivitenin en fazla ALD@H3PO4_AAO@Ti yüzeyde meydana geldiğini vurgulamıştır. Dolayısıyla, bu tez sonucunda etkin ve hızlı osteointegrasyon potansiyeli olan ve implant uygulamalarında kullanımı ön plana çıkabilecek en iyi yüzeyin fosforik asit içerisinde üretilip iyonik kimliği baskılanan yüzey olabileceği görülmüştür.
Deri kanseri tedavisine yönelik pirol katkılı amiloid tabanlı nanofibröz doku iskelesinin kullanımının araştırılması
2020 yılında dünya genelinde, 19.3 milyon yeni kanser vakası meydanı gelmiş ve 9.9 milyon kanser bağıntılı ölüm gerçekleşmiştir. Bu yeni vakaların 324,635'i ve ölümlerin 57,043'ü melanom kanseridir. Önceki yıllara kıyasla dünya çapında melanom görülme sıklığı gitgide artmış ve deri kanseri kökenli ölümlerin %75'ini oluşturmuştur. Günümüzde melanom kanseri tedavisinde hastalığın evresine bağlı olarak kullanılan yöntemler: cerrahi müdahale, immünoterapi, kemoterapi, hedefe yönelik tedavi ilaçları ve radyasyon tedavisidir. İdeal bir kanser tedavisinde, kanser hücreleri yok edilirken sağlıklı dokunun bütünlüğünün korunması en temel amaçtır. Tedavi sürecinde ve sonrasında sağlıklı hücrelerin zarar görmeden kanser hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılması ve dokunun yenilenmesi tam olarak sağlanamamaktadır. Bu amaç doğrultusunda tez kapsamında; i) sığır serum albüminin (BSA) amiloid forma dönüştürülmesine (AL-BSA), ii) kütlece farklı oranlarda pirol katkılanmış AL-BSA'dan elektro-eğirme yöntemi kullanılarak doğal polimerik yapıda nanofibröz doku iskelelerinin üretilmesine (Pd-AL-BSA), iii) AL-BSA ve Pd-AL-BSA doku iskelelerinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonlarına, iv) in-vitro hücre kültürü çalışmalarında doku iskelelerinin, sağlıklı deri hücrelerinin ve melanom kanseri hücrelerinin canlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesine ve v) doku iskelelerinin antimikrobiyal özelliklerinin in-vitro mikrobiyoloji çalışmaları ile analiz edilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Üretilen AL-BSA, %5, %10, %20 ve %50 Pd-AL-BSA doku iskelelerinin taramalı elektron mikroskobu, temas açısı ölçümü, FTIR analizi, çekme testi ve in-vitro hidrolitik ve enzimatik degradasyon karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hücre ve bakteri canlılıkları, kolorimetrik bir metot olan 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) testi ile takip edilmiştir. AL-BSA, BJ normal insan deri hücresi ve A375 insan melanom hücresi üzerinde herhangi bir sitotoksik etki göstermemiştir. %50 Pd-AL-BSA doku iskelesi AL-BSA ile kıyaslandığında, BJ hücre canlılığını %37.38 ± 2.39 oranında arttırırken A375 hücre canlılığını %64.27 ± 1.30 oranında azaltmıştır. Böylelikle kanser hücrelerinin canlılığı inhibe edilirken sağlıklı hücrelerin canlılığı arttırılmıştır. AL-BSA'ya kıyasla %50 Pd-AL-BSA, E. coli canlılığı %54.45 ± 2.85 oranında inhibe ederken S. aureus'un canlılığında %51.28 ± 2.52 oranında inhibisyona sebep olmuştur. AL-BSA, TCPS'ye kıyasla E. coli ve S. aureus'a karşı yapışma önleyici özellik gösterirken, %50 Pd-AL-BSA antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Sonuç olarak, %50 Pd-AL-BSA doku iskelesinin kanser hücrelerini öldürürken sağlıklı hücrelerin çoğalmasını arttırdığı ve antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu gösterilmiştir. Bu tez kapsamında üretilen pirol katkılı amiloid tabanlı doku iskelesinin ileriye yönelik yeni biyomalzemelerin tasarımlarına ışık tutacağı düşünülmektedir.
Deri kanseri tedavisine yönelik pirol katkılı amiloid tabanlı nanofibröz doku iskelesinin kullanımının araştırılması
2020 yılında dünya genelinde, 19.3 milyon yeni kanser vakası meydanı gelmiş ve 9.9 milyon kanser bağıntılı ölüm gerçekleşmiştir. Bu yeni vakaların 324,635'i ve ölümlerin 57,043'ü melanom kanseridir. Önceki yıllara kıyasla dünya çapında melanom görülme sıklığı gitgide artmış ve deri kanseri kökenli ölümlerin %75'ini oluşturmuştur. Günümüzde melanom kanseri tedavisinde hastalığın evresine bağlı olarak kullanılan yöntemler: cerrahi müdahale, immünoterapi, kemoterapi, hedefe yönelik tedavi ilaçları ve radyasyon tedavisidir. İdeal bir kanser tedavisinde, kanser hücreleri yok edilirken sağlıklı dokunun bütünlüğünün korunması en temel amaçtır. Tedavi sürecinde ve sonrasında sağlıklı hücrelerin zarar görmeden kanser hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılması ve dokunun yenilenmesi tam olarak sağlanamamaktadır. Bu amaç doğrultusunda tez kapsamında; i) sığır serum albüminin (BSA) amiloid forma dönüştürülmesine (AL-BSA), ii) kütlece farklı oranlarda pirol katkılanmış AL-BSA'dan elektro-eğirme yöntemi kullanılarak doğal polimerik yapıda nanofibröz doku iskelelerinin üretilmesine (Pd-AL-BSA), iii) AL-BSA ve Pd-AL-BSA doku iskelelerinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonlarına, iv) in-vitro hücre kültürü çalışmalarında doku iskelelerinin, sağlıklı deri hücrelerinin ve melanom kanseri hücrelerinin canlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesine ve v) doku iskelelerinin antimikrobiyal özelliklerinin in-vitro mikrobiyoloji çalışmaları ile analiz edilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Üretilen AL-BSA, %5, %10, %20 ve %50 Pd-AL-BSA doku iskelelerinin taramalı elektron mikroskobu, temas açısı ölçümü, FTIR analizi, çekme testi ve in-vitro hidrolitik ve enzimatik degradasyon karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hücre ve bakteri canlılıkları, kolorimetrik bir metot olan 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) testi ile takip edilmiştir. AL-BSA, BJ normal insan deri hücresi ve A375 insan melanom hücresi üzerinde herhangi bir sitotoksik etki göstermemiştir. %50 Pd-AL-BSA doku iskelesi AL-BSA ile kıyaslandığında, BJ hücre canlılığını %37.38 ± 2.39 oranında arttırırken A375 hücre canlılığını %64.27 ± 1.30 oranında azaltmıştır. Böylelikle kanser hücrelerinin canlılığı inhibe edilirken sağlıklı hücrelerin canlılığı arttırılmıştır. AL-BSA'ya kıyasla %50 Pd-AL-BSA, E. coli canlılığı %54.45 ± 2.85 oranında inhibe ederken S. aureus'un canlılığında %51.28 ± 2.52 oranında inhibisyona sebep olmuştur. AL-BSA, TCPS'ye kıyasla E. coli ve S. aureus'a karşı yapışma önleyici özellik gösterirken, %50 Pd-AL-BSA antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Sonuç olarak, %50 Pd-AL-BSA doku iskelesinin kanser hücrelerini öldürürken sağlıklı hücrelerin çoğalmasını arttırdığı ve antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu gösterilmiştir. Bu tez kapsamında üretilen pirol katkılı amiloid tabanlı doku iskelesinin ileriye yönelik yeni biyomalzemelerin tasarımlarına ışık tutacağı düşünülmektedir.
Deri kanseri tedavisine yönelik pirol katkılı amiloid tabanlı nanofibröz doku iskelesinin kullanımının araştırılması
2020 yılında dünya genelinde, 19.3 milyon yeni kanser vakası meydanı gelmiş ve 9.9 milyon kanser bağıntılı ölüm gerçekleşmiştir. Bu yeni vakaların 324,635'i ve ölümlerin 57,043'ü melanom kanseridir. Önceki yıllara kıyasla dünya çapında melanom görülme sıklığı gitgide artmış ve deri kanseri kökenli ölümlerin %75'ini oluşturmuştur. Günümüzde melanom kanseri tedavisinde hastalığın evresine bağlı olarak kullanılan yöntemler: cerrahi müdahale, immünoterapi, kemoterapi, hedefe yönelik tedavi ilaçları ve radyasyon tedavisidir. İdeal bir kanser tedavisinde, kanser hücreleri yok edilirken sağlıklı dokunun bütünlüğünün korunması en temel amaçtır. Tedavi sürecinde ve sonrasında sağlıklı hücrelerin zarar görmeden kanser hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılması ve dokunun yenilenmesi tam olarak sağlanamamaktadır. Bu amaç doğrultusunda tez kapsamında; i) sığır serum albüminin (BSA) amiloid forma dönüştürülmesine (AL-BSA), ii) kütlece farklı oranlarda pirol katkılanmış AL-BSA'dan elektro-eğirme yöntemi kullanılarak doğal polimerik yapıda nanofibröz doku iskelelerinin üretilmesine (Pd-AL-BSA), iii) AL-BSA ve Pd-AL-BSA doku iskelelerinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonlarına, iv) in-vitro hücre kültürü çalışmalarında doku iskelelerinin, sağlıklı deri hücrelerinin ve melanom kanseri hücrelerinin canlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesine ve v) doku iskelelerinin antimikrobiyal özelliklerinin in-vitro mikrobiyoloji çalışmaları ile analiz edilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Üretilen AL-BSA, %5, %10, %20 ve %50 Pd-AL-BSA doku iskelelerinin taramalı elektron mikroskobu, temas açısı ölçümü, FTIR analizi, çekme testi ve in-vitro hidrolitik ve enzimatik degradasyon karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hücre ve bakteri canlılıkları, kolorimetrik bir metot olan 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) testi ile takip edilmiştir. AL-BSA, BJ normal insan deri hücresi ve A375 insan melanom hücresi üzerinde herhangi bir sitotoksik etki göstermemiştir. %50 Pd-AL-BSA doku iskelesi AL-BSA ile kıyaslandığında, BJ hücre canlılığını %37.38 ± 2.39 oranında arttırırken A375 hücre canlılığını %64.27 ± 1.30 oranında azaltmıştır. Böylelikle kanser hücrelerinin canlılığı inhibe edilirken sağlıklı hücrelerin canlılığı arttırılmıştır. AL-BSA'ya kıyasla %50 Pd-AL-BSA, E. coli canlılığı %54.45 ± 2.85 oranında inhibe ederken S. aureus'un canlılığında %51.28 ± 2.52 oranında inhibisyona sebep olmuştur. AL-BSA, TCPS'ye kıyasla E. coli ve S. aureus'a karşı yapışma önleyici özellik gösterirken, %50 Pd-AL-BSA antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Sonuç olarak, %50 Pd-AL-BSA doku iskelesinin kanser hücrelerini öldürürken sağlıklı hücrelerin çoğalmasını arttırdığı ve antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu gösterilmiştir. Bu tez kapsamında üretilen pirol katkılı amiloid tabanlı doku iskelesinin ileriye yönelik yeni biyomalzemelerin tasarımlarına ışık tutacağı düşünülmektedir.
Tek aşamalı sprey kaplama yöntemi ile saydam ve yüksek dayanımlı süperhidrofobik cam yüzeylerin oluşturulması
Süperhidrofobik yüzeyler 150º'nin üzerinde su değme açılarına ve düşük kayma açılarına sahip yüzeyler olarak bilinir. Süperhidrofobik yüzeyler ıslanmama ve kendi kendini temizleme özelliklerinden dolayı endüstriyel uygulamalarda büyük ilgi görseler de düşük ışık geçirgenliği ve düşük dayanımlarından dolayı endüstride hala aktif olarak kullanılamamaktadır. Özellikle sprey kaplama gibi kolay uygulanabilir yöntemlerle yüksek ışık geçirgenliğine ve yüksek dayanıma sahip süperhidrofobik cam yüzeyler elde etmek hem endüstriyel uygulamalar için hem de literatürde en yaygın problemlerdendir. Bu çalışmada gelişmiş imalat yöntemleri kullanılmadan, tek aşamalı sprey kaplama yöntemi ile geniş alanlara ekonomik olarak uygulanabilir, ucuz, saydam, yüksek dayanımlı cam yüzeylerin oluşturulması amaçlanmıştır. Süperhidrofobik yüzeyler elde etmek için iki ana nokta vardır. Birincisi, yüzey mikro-nano pürüzlülüğünü arttırmak, ikincisi ise yüzey enerjisini azaltmaktır. Bu nedenle, bu tezde, yüzey pürüzlülüğünü arttırmak için küresel silika nanoparçacıklar (Si NPs) ve yüzey enerjisini azaltmak için ODTS ve PDMS kullanılmıştır. Tezin ilk bölümünde Stöber yöntemi ile farklı boyutlarda silika nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Sentezlenen silika nanoparçacıkların boyutları NH4OH, DIW, TEOS gibi öncü kimyasalların miktarları değiştirilerek ayarlanmıştır. Ayrıca santrifüj ve kurutma işlemlerinin silika nanoparçacıklar üzerindeki aglomerasyon mekanizmaları detaylıca incelenmiştir. Tezin ikinci bölümünde, farklı boyutlarda sentezlenen silika nanoparçacık içeren solüsyonların spreylenmesiyle oluşturulmuş cam yüzeylerin ışık geçirgenliği, su temas açısı ve kayma açısı incelenmiştir. Ayrıca silan mofiyeli silika nanoparçacıkların farklı miktarlarda spreylenmesiyle oluşturulmuş cam yüzeylerin ışık geçirgenlikleri, su değme açısı ve kayma açısı incelenmiştir. Tezin son bölümünde, PDMS/Si NPs tabanlı cam numuneler üretilmiştir. Spreylenen solüsyondaki silika nanoparçacık ağırlık yüzdesi ve solüsyondaki PDMS/Si NPs ağırlık oranları değiştirilerek üretilen cam yüzeylerin dayanımı, ışık geçirgenliği, su değme ve kayma açıları incelenmiştir. Çalışmalarımız, literatürde ilk defa herhangi bir silan modifikasyonu içermeyen ortalama 40 nm hidrodinamik çapa sahip Si NP'ların, seyreltik PDMS çözeltileriyle tek aşamalı olarak cam yüzeylere spreylendiğinde, %70 üzerinde ışık geçirgenliğine, 160° üstünde su değme açılarına ve farklı aşındırma testlerine karşı yüksek dayanım sağladığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Silika nanoparçacık (Si NP), Tek aşamalı syrep kaplama, Saydam ve yüksek dayanımlı süperhidrofobik cam yüzeyler, PDMS/Si NP cam yüzeyler
Anodik alüminyum oksit ince filmler üzerinde yüzey plazmon rezonans spektroskopisi kullanılarak spesifik biyolojik etkileşimlerin araştırılması
Yüzey Plazmon Rezonans (YPR) spektroskopisi, biyoloji, biyokimya ve tıp bilimleri alanlarındaki etiketsiz, gerçek zamanlı ve noninvaziv özellikleri nedeniyle olağanüstü optik biyo-algılama aracı olarak kullanılmaktadır. Kinetik, afinite, bir etkileşimin özgüllüğü ve ilgilenilen bir örnekte bulunan seçilmiş moleküllerin konsantrasyonları gibi sorular YPR tarafından cevaplanabilmektedir. Anodik alüminyum oksit (AAO) ince filmlerin yüksek porozite, kontrol edilebilir por çapı ve kalınlığı, artırılmış yüzey alanı-hacim oranı, termal ve kimyasal kararlılığa sahip olması, biyouyumlu olması sebebiyle gaz sensörü, güneş pilleri gibi sektörlerin yanı sıra ilaç salınımı, biyosensör ve biyomedikal alanlardaki kullanımı artmıştır. Litografi, maskeleme ve kalıp olarak kullanılarak nanoboyutta malzeme üretiminde kullanılan AAO ince filmlerin kendisi de optik biyosensör alanında YPR spektroskopisinde de sıklıkla kullanılmaktadır. YPR sistemine eklenen AAO ince filmlerin optik dalga kılavuzu olarak davranması ile yüzey plazmonuna ek olarak farklı modların elde edilmesi sağlanmaktadır. Literatürde iki aşamalı anodizasyon ile üretilen, voltaj azaltma yöntemi ile elde edilmiş serbest duran AAO filmlerin direkt olarak üretilip yüzey plazmon rezonans spektroskopisinde kullanımının olmadığı gözlemlenmiştir. Tez çalışmasında, öncelikle laboratuvar koşullarında üretimi gerçekleştirilen AAO ince filmlerin kalınlık ve porozite değerlerine göre elde edilmesi beklenen modlar Winspall 3.02 simülasyon programı kullanılarak tespit edilmiştir. Ardından iki aşamalı anodizasyon ile serbest duran AAO ince filmlerin kalınlık optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Farklı derişimlerde H3PO4 ve NaOH çözeltileri kullanılarak, farklı sürelerde kimyasal aşındırma yöntemleri denenmiştir. Filmlerin aşındırma sırasında bir yüzeyinin korunması için polikarbonat ile kaplanma ve kenarlarından cam yüzey üzerine bantlanması gibi farklı metotlar denenmiştir. Ayrıca yağ-asit arayüzeyinde kimyasal aşındırma işlemleri yapılmıştır. Aşındırma yöntemleri ile homojen film kalınlığının elde edilememesi üzerine ikinci anodizasyon süresi azaltılarak filmlerin inceltilmesi sağlanmıştır. Dört farklı anodizasyon süresi denenmiş ve serbest duran 1,5 mikrometre kalınlığındaki AAO ince filmlerin üretimi yapılmıştır. Por yapısı ve kalınlıkları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Porozite değerleri belirlenen AAO filmlerin efektif dielektrik sabitleri Maxwell-Garnett formülü kullanılarak hesaplanmıştır. YPR spektroskopisinde Kretschmann konfigürasyonu kullanılmıştır. Saçtırma yöntemi ile altın kaplanan yüksek kırılma indisli camlar ile AAO ince filmlerin birleştirilmesi ile alınan spektroskopi sonucundaki verilerden kalınlık ve dielektrik sabiti analizleri Winspall programı ile yapılmıştır. Kalınlıkların SEM sonucunda elde edilen veriler ile örtüştüğü gösterilmiştir.