Nanotechnology
136 theses under this subject heading
Elektromanyetik kalkanlama özellikli nano malzeme katkılı yapı malzemelerinin üretimi
Ülkemizde yapı sektöründe temel malzeme olan betonun endüstriyel üretimi son zamanlarda hızlı bir gelişim ve yaygınlaşma sürecine girmiştir. Beton; agrega, çimento, su ve gerektiğinde bazı katkı maddelerinin karıştırılmasıyla elde edilen bir yapı malzemesidir. Teknolojideki gelişmeler, bilim insanlarına malzemeleri en küçük boyutlarda inceleme, irdeleme ve üretme imkânı vermiştir. Yakın geçmişteki teknolojik gelişmelerin sunduğu makro ve mikro inceleme teknikleri sayesinde daha mümkün olmuştur. Dolayısıyla, nano bilimdeki gelişmeler yapı malzemesi alanında önemli etkiler yaratmıştır. Bunlardan biri de nano malzemelerin beton teknolojisi üzerindeki etkileridir. Nano teknolojiden faydalanılarak üretilen bazı nano malzemeler de beton teknolojisinin gelişmesindeki etkin rol oynamıştır. Nano teknoloji, çok amaçlı akıllı malzemelerin üretilmesi için bize yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada yapılarda kullandığımız malzemelerin, çok amaçlı özelliklere sahip yeni tip malzemeleri geliştirmek hedeflenmiştir. Nano malzemenin katkı oranlarını belirlemek ve harç üzerine etkisinin araştırılması önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmanın sonucunda karbon nano tüp katkı oranı yüzdesi arttıkça elektromanyetik kalkanlamanın oluştuğu elektromanyetik kirliliğin ise kısmen engellendiği sonucuna varılmıştır.
Nanoteknoloji ve nanoteknolojinin tarımda uygulama alanları
Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO 2017) dünya nüfusunun 2050 yılında 9,1 milyara ulaşacağını öngörmektedir. Tarımsal üretimde kullanılacak verimli arazilerde sona yaklaşılması ve nüfus artışı ile beraber kişi başına düşen tarım alanlarının azalması, toprakta erozyon, tuzlanma, pH, sıkışma, kirlenme, organik madde kaybı, mineral besin elementi eksikliği tarzı problemler bulunması tarımsal üretimde yeni teknolojilerin kullanımını kaçınılmaz hale getirmektedir. Bu çalışmada yeni yüzyılda teknoloji devrimi olarak görülen, 2025 yılından sonra ise hayatın her alanında yer alacağı öngörülen nanoteknoloji ve nanobilimin tanımı yapılarak, bir maddenin nano boyutlara inildikçe nasıl bir değişim gösterdiği, nano imalat süreçleri, nanoteknolojide kullanılan araçlar ve nanoteknolojinin uygulama alanları ele alınmıştır. Nanoteknolojinin tarım sektörüne olan etkisini daha iyi anlamak için üretim metaryellerine olan etkisi incelenmiş, Türkiye'de Trakya bölgesinde bulunan illerde (Tekirdağ, Edirne ve Kırklareli) tarımsal üretimde nanoteknoloji ile üretim yapan işletmeler tespit edilerek ürün çeşitleri değerlendirilmiştir.
Idiyopatik Pulmoner Fibrozis (IPF) tedavisinde kullanılmak üzere nintedanib ve miR-29b yüklü lipopleks formülasyonlarının geliştirilmesi, karakterize edilmesi ve tedavi etkinliklerinin ıpf hücre kültürü modelinde değerlendirilmesi
İdiyopatik pulmoner fibrozis (İPF), akciğerde hücresel stres ve doku hasarının neden olduğu, ECM bileşenlerinin aşırı birikimiyle akciğer yapısını ve işleyişini bozarak ilerleyen, yüksek mortalite oranına sahip bir hastalıktır. Mevcut tedavi seçenekleri yan etkileri nedeniyle sınırlı olup, alternatif tedavi seçeneklerine ihtiyaç vardır. Bu çalışma, İdiyopatik Pulmoner Fibrozis (İPF) tedavisinde Nintedanib ve miR-29b yüklü katyonik lipopleks formülasyonunun (LP-NIN-miR) geliştirilmesini ve bu formülasyonun in vitro akciğer fibrozis modelinde anti-fibrotik etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmada, katyonik lipozomlar Tasarımla Kalite Yaklaşımı (QbD) ile optimize edilmiştir. Optimize edilmiş lipozom formülasyonu DOTAP, CHOL, DOPE ve DSPE-mPEG 2000 kullanılarak hazırlanmıştır. Nintedanib yüklü lipozomlar (LP-NIN) mikroakışkanlaştırma yöntemiyle üretilmiş ve miR-29b ile inkübe edilerek LP-NIN-miR elde edilmiştir. LP-NIN-miR'in partikül boyutu, polidispersite indeksi ve zeta potansiyeli sırasıyla 87,3 ± 0,9 nm, 0,184 ± 0,003 ve +24 ± 1 mV olarak belirlenmiştir. Nintedanib ve miR-29b'nin enkapsülasyon etkinlikleri %99'un üzerinde bulunmuştur. Sitotoksisite çalışmaları, LP-NIN-miR'nin güvenli bir taşıyıcı sistem olduğunu, transfeksiyon çalışmaları ise anti-fibrotik terapötik etkisini kanıtlamıştır. Bu çalışma, İPF tedavisinde yenilikçi bir terapötik yaklaşımın geliştirilmesi adına önemli bir adımdır.
Ar-Ge harcamaları ve nanoteknoloji patentleri arasındaki ilişkinin analizi: Gelişmiş, gelişmekte olan ülkeler ve Türkiye için bir uygulama
İnovasyon günümüzde ülkelerin ve firmaların ilgisini çeken ve sıkça gündeme gelen bir kavramdır. Bu nedenle inovasyonun ölçümü araştırmacılar tarafından ilgi gören bir konudur. İnovasyonun göstergeleri ve ölçüm araçları olarak kullanılan araştırma ve geliştirme (AR-GE) ve patentler arasındaki ilişkinin incelenmesi de oldukça önem kazanmaktadır. Bu çalışma ile 2006 ve 2022 yılları arasında gelişmiş ülkelerin, gelişmekte olan ülkelerin ve Türkiye'nin toplam AR-GE harcamaları ve nanoteknoloji patent başvuruları arasındaki ilişki incelenmektedir. Amaç gelişmiş, gelişmekte olan ülkeler ve Türkiye için araştırma-geliştirme harcamalarında meydana gelen bir değişimin, nanoteknoloji patent başvuru sayılarında nasıl bir artış ya da azalışa neden olduğu analiz edilmektedir. Türkiye'nin bu konuda gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler arasındaki konumu belirlenmeye çalışılmaktadır. Bu çalışma kapsamında OECD ve USPTO'dan elde edilen ikincil verilerin analizi, panel veri ve basit doğrusal regresyon yöntemi ile Stata 14.2, IBM SPSS Statistics 23 ve E-Views 12 programları aracılığı ile gerçekleştirilmiştir. Analiz sonucunda elde edilen bulgulara göre AR-GE harcamaları ile nanoteknoloji patentleri arasında gelişmiş ülkeler için orta ve pozitif yönlü, gelişmekte olan ülkeler ve Türkiye için güçlü ve pozitif yönlü ilişkiler olduğu görülmüştür. AR-GE ve patent literatüründe ve tez çalışmalarında nanoteknoloji patentleri ve AR-GE harcaması ilişkisini inceleyen herhangi bir çalışmaya rastlanmadığından dolayı hem Türkiye hem de Türkiye gibi gelişmekte olan ekonomiler ve gelişmiş ekonomiler için bu çalışmanın bulgularının literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Üretral onarımda kullanılmak üzere nanobiyomalzemelerin hazırlanması
Üretra yaralanmaları; tedavisindeki zorluklar ve cerrahi müdahale sonrasında oluşan komplikasyonların yüksek oranda görülmesi nedeni ile üroloji alanında halen önemli sorunlardan birini teşkil etmektedir. Bu yaralanmalar, karmaşık bir yapıya sahip olmakla birlikte endoskopi ile tedavi edilmesi zordur. Üretra yaralanmaları, büyük çoğunlukla düşmelerde veya pelvis kırıklarına neden olan yaralanmalar sonucunda görülmektedir. Bu durumlar, üretranın ön veya arka kısmını etkileyebilmekte ve ciddi komplikasyonlara yol açabilmektedir. Üretra darlıkları, enfeksiyon veya yaralanma gibi sebeplerle ortaya çıkabilir ve tedavi edilmezse ciddi sorunlara neden olabilmektedir. Nanoteknoloji, üretra yaralanmalarının ve darlıklarının tedavisinde umut vaat eden bir alan olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada üretral onarımda kullanılmak üzere nanobiyomalzemelerin hazırlanması ve karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında, üretral onarımda kullanılmak üzere, Papaverin (PPV) hidroklorür yüklü Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)/Jelatin (PHBV/Jel) nanofiber membranların elektrostatik eğirme yöntemiyle sentezlenmesi, karakterizasyonu ve özelliklerinin incelenmesi amaçlanmaktadır. PHBV, biyobozunur, biyouyumlu, toksik olmayan ve yarı kristalin özelliklere sahip olup, yüksek mekanik dayanıklılığı ve kolayca elektrostatik eğrilebilirliği ile doku mühendisliği uygulamaları için elverişli bir biyopolimerdir. Jelatin (Jel) ise düşük maliyet, yüksek biyouyumluluk, biyobozunurluk, sitotoksik olmaması, antijen özellik göstermemesi, yüksek su tutma kapasitesi, doğal hücre dışı matriks (ECM) ile yapısal ve işlevsel benzerliği, hücre tutunması, farklılaşması ve çoğalmasını destekleyici özelliklere sahip bir biyopolimer olmasından dolayı doku mühendisliği uygulamalarında sıklıkla tercih edilen bir diğer doğal polimerdir. Ancak elektrostatik olarak eğrilmiş jelatin nanofiberlerin hızlı bozulma ve zayıf mekanik dayanım özellikleri biyomedikal alanda kullanımlarını sınırlamaktadır. Jel'in diğer doğal veya sentetik polimerler ile karışım ile mekanik, fizikokimyasal ve biyolojik özellik açısından üstün doku iskeleleri üretilebilmektedir. PPV hidroklorür, düz kas hücrelerini gevşeterek kan damarlarını genişleten bir vazodilatördür. Bu özellikleri sayesinde, PPV hidroklorür ilavesiyle nanofiber membranların doku rejenerasyonunda ve üretral onarımda etkinliğinin artırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusundada yapılan harakterizasyon çalışmaları kapsamında, PHBV, PHBV/Jel ve PPV hidroklorür yüklü PHBV/Jel nanofiber membranların viskozite ölçümleri, morfolojik analizleri, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termal gravimetrik analiz (TGA), mekanik testler, in vitro papaverin hidroklorür salım çalışmaları, temas açısı (ıslanabilirlik) testleri ve in vitro biyodegradasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Viskozite ölçümleri, çözelti viskozitesinin saf jelatin katkısıyla ve PPV hidroklorür yükleme oranının artışıyla azaldığını göstermektedir. Jel katkısı, PHBV çözeltisinin direncini kırarak viskoziteyi azaltmıştır. Morfolojik analizler, FEGSEM görüntüleri ve Image J yazılımıyla yapılan ölçümler, farklı konsantrasyonlara sahip çözelti oranlarının membran morfolojisini ve fiber çaplarını etkilediğini ortaya koymaktadır. Jel katkısı kopma kuvveti ve uzama değerlerini azaltmıştır. Jel polimerinin yumuşatıcı etkisi ile düşme meydana gelmiştir. PPV hidroklorür yüklenmesi sonucunda PPV hidroklorür maddesi liflerin arasına girerek mukavemet artışı sağlamıştır. Çekme yönünde polimer lifleri arasında gerilmelere maruz kaldığından çekme mukavemet artışı sağlanırken, PPV hidroklorür katkı artışı uzama değerlerini azaltmıştır. PPV hidroklorür katkı artışı ile gevrek bir membran formu elde edilmektedir. FTIR analizleri, PHBV nanofiber yapısına jel ve PPV hidroklorür katılımını doğrulamıştır. DSC termal analizleri, PPV hidroklorür ilavesiyle membranların termal davranışının değiştiğini ortaya koymaktadır. Jel katkısı, PHBV'nin erime noktası ve entalpi değerlerini etkilemiştir. TGA analizleri, PPV hidroklorür yüklenmesi ile membranların bozunma sürelerinin hızlandığını göstermektedir. PPV hidroklorür yüklenmesi ile PHBV/Jel membran yapıları hızlı bozunmaya başlamıştır. PPV hidroklorür artışı ile daha hızlı bozunma reaksiyonu meydana gelmiştir. Jel katkısı yumuşatıcı özellik sağlayarak ısıya karşı termal koruma sağlamıştır. PPV hidroklorür artışı ile membran yapısı daha gevrek hale gelmiş ve ısıyla termal bozunma hızlanmıştır. Mekanik testler, PPV hidroklorür ilavesiyle membran uzama değerlerinin düştüğünü ve kopma kuvvetinin arttığını göstermektedir. Jel katkısı, PHBV'nin kopma kuvvetini azaltmış ancak uzama değerlerini iyileştirmiştir. Elastik modül değeri yüksek olduğu zaman membranın dayanıklı olduğu, düşük olduğu durumda ise membranın kırılgan olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Elde edilen in vitro salım profili, %0.25 (w/v) PPV hidroklorür yüklü %10 PHBV/%5 Jel nanofiber membrandan kontrollü-geciktirilmiş salımı doğrulamıştır. İlk 30 dakika içinde gerçekleşen hızlı PPV hidroklorür salımını (burst release) takiben daha yavaş ve kontrollü bir salım hızı gözlenmiştir. In vitro biyodegradasyon çalışmaları, PPV hidroklorür ilavesinin biyolojik parçalanmayı hızlandırdığını göstermektedir. Jel katkısı üretilen PHBV nanofiber membranların, biyolojik bozunma sürecinde hasarlar, kıvrılma, parçalanma ve fiber agregasyonu gibi belirgin morfolojik değişimler yaşanmasına neden olmuştur. Hücre kültür çalışmaları kapsamında, hücreler ile etkileşimi incelenmiştir. In vitro sitotoksisite testleri (MTT) ve hücre tutunması ve proliferasyonu analiz edilmiştir. Jel eklenmesi, hücre tutunmasını ve canlılığını önemli ölçüde artırmıştır. PPV hidroklorür ilavesi, nanofiber membran morfolojisinde bozulmalara ve lif aglomerasyonuna neden olarak hücre tutunma ve proliferasyonunu olumsuz etkilemiştir. In vitro sitotoksisite testlerinde, PPV hidroklorür konsantrasyonunun artmasıyla hücre canlılığının azaldığı ve toksik etkilerin ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Hücre tutunması ve proliferasyonu analizleri sonucunda, PHBV/Jel nanofiber membranlarda en iyi hücre tutunma ve çoğalma sağlanırken, PPV hidroklorür yüklü membranlar arasında en iyi hücre tutunma ve çoğalmanın %0.25 (w/v) PPV hidroklorür yüklü %10 PHBV/%5 Jel nanofiber membranda olduğu belirlenmiştir. Viskozite, morfolojik, termal ve biyolojik analizler sonucunda, PPV hidroklorür ilavesinin belirli özellikleri iyileştirdiği ancak hücre canlılığını olumsuz etkilediği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında hazırlanan farklı konsantrasyonlarda (%0.25, %0.50 ve %1 (w/v)) PPV hidroklorür yüklü PHBV/Jel nanofiber membranlar başarıyla sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Bu nedenle, üretral onarımda umut vadeden yenilikçi ve etkili bir doku rejenerasyon malzemesi olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.
Biyomedikal uygulamalar için yüksek verimli CoFe nanoparçacıkları
Çağımızın en yaygın hastalıklarından biri olan kanserin tedavisinde kemoterapi, radyoterapi ve cerrahi gibi yöntemler kullanılmaktadır.Ancak bu geleneksel yöntemler, tümör dokusu ile birlikte sağlıklı dokulara da zarar vermektedir.Bu durum kanser hastalığında kullanılabilecek alternatif tedavi yaklaşımlarına olan ilgiyi arttırmaktadır.Manyetik hipertermi tekniği, kanser tedavisinde kemoterapi ve radyoterapi uygulamalarının verimliliğini arttırabilecek bir yöntemdir.CoFe nanoparçacıkları yüksek doyum mıknatıslanması, düşük koerzivite ve yüksek Curie sıcaklıkları ile manyetik hipertermi uygulamalarında verimli şekilde kullanılma uygun özelliklere sahip bir malzemedir.Ancak nano büyüklüklerde, CoFe nanoparçacıkları kararlı değildir ve hızla oksitlenirler.Ayrıca CoFe nanoparçacıkları, vücut içerisinde toksik etki gösterebilir.Bu sorunlar nanoparçacıkların uygun bir malzeme ile kaplanması ile çözülebilir.Bu kapsamda bu tez çalışmasında, manyetik hipertermi uygulamalarında yüksek verimlilikte kullanılabilecek grafitik bir kabuk kaplı CoFe nanoparçacıkları üretildi. CoFe nanoparçacıkları, eş atomik oranlarda Co ve Fe tozlarının mekanik öğütme tekniği ile öğütülmesi sonucunda alaşımlanması ile sentezlendi.Mekanik öğütme işlemi 2 ila 40 saat aralığında değişen farklı sürelerde gerçekleştirilerek, farklı büyüklüklerde CoFe nanokristalleri elde edildi.Ardından üretilen tozlar grafit ile tekrar öğütülerek vakum ortamında ve 600°C'de ısıl işleme maruz bırakılarak grafitik kabuk kaplı tozlar üretildi.Örneklerin yapısal analizleri X-ışını kırınımmetresi, taramalı elektron mikroskobu, ve Raman Spektroskopisi kullanılarak yapıldı.Örneklerin manyetizasyon ölçümleri ise titreşimli örnek manyetometresi ile oda sıcaklığında ve ±3 T aralığında dış manyetik alan uygulanarak gerçekleştirildi.Sentezlenen örneklerin 200 emu/g civarında yüksek doyum mıknatıslanması ve düşük koerzivite ile yumuşak ferromanyetik özellik gösterdiği belirlendi. Üretilen örneklerin manyeto-ısıl ölçümlerinden öz soğurma oranları hesaplanarak manyetik hipertermi verimlilikleri araştırıldı. Elde edilen bu sonuçlar grafitik kabuk kaplı CoFe nanokristallerin manyetik hipertermi uygulamaları için verimli bir aday olduğunu göstermektedir.
Development of anticancer drug loaded nanoparticle and in-vitro evaluation
Colorectal cancer is the third most commonly occurring cancer which remains asymptomatic in its early stages, leading to 1.8 million diagnoses per year. If detected at an early stage, it can be treated through chemotherapy, with 5-Fluorouracil being a promising treatment option. However, this medication is accompanied by a significant number of side effects, making the treatment process unpleasant for patients. In this study, 5- FU was loaded into chitosan nanoparticles using an ionic gelation method, with the aim of reducing the drug's side effects and evaluating the cytotoxicity of the prepared nanoparticles. The prepared nanoparticles were characterized in terms of particle size, particle size distribution, zeta potential, morphology, encapsulation efficacy, in-vitro release, and in-vitro cytotoxicity. The nanoparticles were prepared in a pH of 4.5 using a 5:1 chitosan to tripolyphosphate ratio, resulting in a particle size of 217.03 ± 10.41, a PdI of 0.37 ± 0.11, and a zeta potential of 0.02 ± 0.02. The encapsulation efficacy was calculated as 15.69%, with a sustained release profile of approximately 40% over 24 hours. The cytotoxicity analysis showed that 5-FU-loaded chitosan nanoparticles effectively stopped the proliferation of CT-26 colorectal cancer cells with a lower concentration of 5-FU compared to free 5-FU. In conclusion, the prepared nanoparticles exhibit stable, uniform distribution, appropriate particle size, and efficient encapsulation capability. Furthermore, they demonstrate an initial burst release followed by sustained release after 24 hours, making them a promising candidate for the treatment of colorectal cancer with further in-vivo investigations and clinical trials.
Bazı non-steroidal anti-inflamatuar ilaçların yeni türevlerinin sentezi ve bunların nanosistemler ile değerlendirilmesi
Çok yoğun kullanılan ticari ilaçlar olan asetilsalisilik asit, ibuprofen, naproksen ve flurbiprofen gibi NSAİİ'ler zayıf asidik yapıda ticari ilaçlardır. Bu tip ilaçlar mide ve bağırsak mukozasından iyi emilirler. COX-1 ve COX-2 siklooksijenaz enzimlerini inhibe ederek ağrıyı tedavi ederken mide rahatsızlıklarına neden olmaktadırlar. Çalışma kapsamında bu yan etkinin azaltılmasını sağlayabilmek için çeşitli NSAİİ'lerin asitliğinin daha da azaltılması üzerine ön ilaç molekülleri sentezlenmiştir. NSAİİ'lerin ortak fonksiyonel grubu olan serbest karboksilik asit üzerinden ilaçlar türevlendirilmiştir. Sentez aşamasında önce, NSAİİ'lerin karboksilik asit grubu açil halojenüre dönüştürülmüştür. Daha sonra NSAİİ'lerin amit türev yapıları, amino fonksiyonel grubu içeren amino asit ester ve amino alkoller kullanılarak nükleofilik katım ve ayrılma tepkimeleri ile sentezlenmiştir. Sentezlenen moleküllerin saflaştırma çalışmalarında kromatografik yöntemlerden (İTK ve kolon kromatografisi) faydalanılmıştır. Ön ilaçların kimyasal yapı aydınlatma çalışmalarında 1H-NMR, 13C-NMR, HRMS, IR analiz yöntemleri kullanılmıştır. İkinci aşamada sentezlenen bu yeni ilaç türevlerinden bazılarının nanosistemleri tasarlanmıştır. NSAİİ'leri ve sentezlediğimiz ön ilaçları içeren yağ/su (Y/S) nanoemülsiyon (NE) yapıların formülasyonları çalışılmıştır. Hem ticari NSAİİ'lerin hem de sentezlenen türev moleküllerden bazılarının NE'leri hazırlanarak biyoetkinliğin artırılması hedeflenmiştir. NE'leri hazırlarken, NSAİİ'ler ya da türev moleküller önce yağ fazı içerisinde çözülmüştür. Daha sonra yüksek basınçlı homojenizasyon ve ultrasonik emülsifikasyon yöntemleri ile sulu faz içerisine yağ fazı (Y/S) eklenerek 160-265 nm boyutlarındaki kolloidal dispersiyon sistemler hazırlanmıştır. NE'lerin yapı karakterizasyonu için boyut ve zeta potansiyel ölçümleri alınmış, TEM ile morfolojileri görüntülenmiştir. Seçilen ön ilaç için hücre kültürü teknikleri kullanılarak in-vitro hücre canlılığı testleri yapılmıştır. Geliştirilen naproksen türevi ön ilacın düşük derişimde L929 fare fibroblastı hücreleri üzerinde toksik olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca naproksen türevi ön ilacın nanoemülsiyonuna ait sitotoksisite incelendiğinde hemen hemen bütün derişimlerde boş nanoemülsiyona göre hücre canlılığı daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Biyolojik aktivite çalışmaları kapsamında seçilen türev moleküller için anti-inflamatuar ve anti-oksidan testler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, NSAİİ'lerin türevlendirme çalışmaları ile yeni ön ilaç molekülleri sentezlenmiştir. Asidik karboksilik asit grubunun amit grubuna dönüştürülmesi ile NSAİİ'lerin asitlikleri düşürülmüştür. NSAİİ'ler ve ön ilaçların biyoyararlanımın artırılması amacıyla nanoemülsiyon sistemler formüle edilmiştir.
Siklodekstrin nanopartiküllerinin HEPG-2 karaciğer kanseri hücre hattı üzerine etkisinin proteomik çalışmalarla incelenmesi
Proteom; protein ve genom sözcüklerinin birleştirilmesinden türetilmiş, belli bir genom tarafından kodlanan proteinlerin tümünü işaret kapsayan bir sözcüktür. Proteom analizine proteomik denilmektedir. Bir organizma vücudunun farklı bölgelerinde, hücre döngüsünün farklı evrelerinde ve farklı çevre koşullarında farklı protein ekspresyonlarına sahiptir. Sabit bir yapı olan ve bir organizma için çok iyi tanımlanabilen genomun aksine, proteom, hücreden hücreye farklılık gösterir ve iç ve dış uyaranlara yanıt olarak biyokimyasal etkileşimler aracılığı ile sürekli bir değişim halindedir. Amfifilik siklodekstrinler kendi kendine nanopartikül oluşturabilme yeteneğine sahip moleküllerdir. Ayrıca; bu moleküllerin intrinsik olarak bazı kanser hücre hatları üzerinde apoptotik etki gösterdiği saptanmıştır. Göstermiş olduğu özellikler nedeniyle bu yapılar nano ölçekte ilaç taşıyıcı sistem olarak literatüre girmiştir. Bu tez çalışmasında, PBO kodlu amfifilik siklodekstrin nanopartikülün HEPG-2 karaciğer kanser hücreleri üzerindeki antikanser mekanizması karşılaştırmalı proteomik yaklaşımlarla tespit edilmiştir. Amfifilik siklodekstrin nanopartiküllerin etkisiyle çoğalmanın önlendiği kanser hücre hatları, işlem görmüş hücre hatları olarak kullanılmış ve T grubu olarak isimlendirilmiş olup; hiçbir şekilde işlem görmeden çoğalmanın önlenmediği grup ise kontrol grubu olarak kullanılmış olup C grubu olarak ifade edilmiştir. T ve C gruplarından elde edilmiş lizat çözeltisinden sitozolik fraksiyonlar elde edilmiştir. Proteomik çalışmalarda, 2 boyutlu jel elektroforez (2D jel elektroforez) ile ayrılan T ve C gruplarına ait proteinler için imaj analizi çalışmaları yapılmıştır. T ve C grupları için farklılaştığı tespit edilen proteinler Matriks Yardımlı Lazer İyonizasyon Kütle Spektrometrisi (MALDI-TOF/TOF-MS) ile analiz edilmiş ve tanımlanmıştır. Bu çalışma ile ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanılan amfifilik siklodekstrin nanopartiküllerin tek başına da karaciğer kanseri üzerine etkili olduğu proteom düzeyindeki değişimlerle gösterilmiştir. Kanser tedavisinde amfifilik siklodekstrin nanopartiküllerin ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanıldığı durumlarda, nanopartikülün kendisinin de hücre çoğalmasını baskılamada göstermiş olduğu etki göz ardı edilmemelidir sonucuna varılmıştır.
Doksorubisin ve elakridar içeren PLGA/silika hibrit nanopartiküllerin formülasyonu ve meme kanserindeki etkinliğinin değerlendirilmesi
Doksorubisin kanser tedavisinde tek başına etkili olmasına rağmen, P-glikoprotein (P-gp) substratı olması etkinliğini sınırlamaktadır. Gelişen bu ilaç direncinin aşılması amacıyla çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir. Bunlardan biri P-gp substratı antikanser ilacın, P-gp substratı olan başka bir madde ile birlikte uygulanmasıdır. Bu amaçla kullanılan inhibitörlerden olan Elakridar, BCRP (meme kanseri direnç proteini) ve P-gp'yi inhibe etmesinden dolayı üzerinde en sık araştırma yapılan inhibitörlerden biri olmuştur. Gelişen ilaç direncinin aşılmasında umut vadeden bir diğer yaklaşım ise antikanser ilacın nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemler içerisine yüklenmesi ve bu sistemlerin kanser hücrelerinde bulunan reseptörlere hedeflendirilmesidir. Bu tez kapsamında mezoporlu silika nanopartiküllerine doksorubisin yüklenerek kanser hücrelerine yüksek seviyede penetre olabilen küçük boyutta (~50 nm), folik asit ile aktif olarak hedeflendirilmiş nanopartiküller hazırlanmıştır. Hazırlanan bu nanopartiküller, pasif hedeflendirilme ile istenilen dokuda birikmenin sağlanması ve kanda kalış sürelerinin uzatılması amacıyla P-gp inhibitörü olan elakridar ile birlikte PLGA-PEG'den oluşan ikinci bir polimerik sisteme yüklenmiştir. Geliştirilen bu ilaç taşıyıcı sistem detaylı olarak karakterize edilmiş; sitotoksisiteleri, hücre içine alımları ve mekanizmaları T47-D, ZR-75-1 ve EMT6/AR1(doksorubisine dirençli) meme kanseri hücre hatları kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen nano ilaç taşıyıcı sistem doksorubisin çözeltisine ve piyasadaki ticari nanoilaç olan Caelyx®'e göre belirgin derecede daha iyi sonuç vermiştir. Anahtar Kelimeler: PLGA hibrit nanopartikül, elakridar, mezoporlu silika nanopartikülleri, meme kanseri, aktif ve pasif hedeflendirme
Elektrospinning yöntemi ile doğal selülozdan nanofiber elde edilmesi
Nanoteknoloji, yüzey uygulamalarında, elektrik-bilgisayar teknolojisinde, medikal alanlarda, havacılık-uzay araştırmalarında, biyoteknoloji-tarım ve çevre-enerji gibi çeşitli endüstrilerde kullanılarak nano ölçekli üstün özellik ve performansa sahip malzemelerin geliştirilmesini kapsamaktadır. Nanofiberlerin lif çapının nanometre düzeyinde olması, malzemenin yüzey/hacim oranını ve liflerin mekanik özelliklerini artırmaktadır. Nanoteknoloji, çevre ve enerji araştırmalarında artan küresel enerji talebinden ve dolayısı ile çevre üzerindeki etikisi, katma değerli ürünlerin üretilmesi için ham madde olarak yenilenebilir rezervlere ilgi göstermeye başlamıştır. Yenilenebilir biyokütle hammaddelerinden elde edilen plastikler ve kompozitler sentetik polimerleri değiştirmek ve fosil yakıtlara küresel bağımlılığı azaltmak için umut verici malzemeler olarak görülmektedir. Yenilenebilir malzemeler arasında selüloz biyolojik bozunabilirlik, biyolojik uyumluluk ve yenilenebilirlik gibi çevre dostu özelliklerinden dolayı petrol esaslı polimerlerin yerini alması için en güçlü potansiyel aday olarak kabul edilir. Yüksek termal stabilite ve arzu edilen mekanik dayanım gibi üstün özellikleri sayesinde tekstil mühendisliği, gıda bilimi ve biyomedikal mühendisliği gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Buradan yola çıkarak günlük hayatta kullandığımız selülozun uygun çözücüler içerisinde çözünmesi ve daha sonra elektrospinlenmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmanın ilk kısmında ana hammade olan tuvalet kağıdının (selüloz) hidrojen bağlarını kırabilecek ve elektrospinlenmesini sağlayacak uygun bir çözücü araştırılmıştır. İlk olarak çözme işlemi gerçekleştirilmeden önce; selüloz, su+methanol ve DMAc ile aktive edilmiş ve %8'lik DMAc/LiCl içerisinde %2-3 arası konsantrasyonlarda çözme işlemi gerçekleştirilmişse de elde edilen çözeltinin viskozitesi çok yüksek kalmıştır. Electrospinning işlemi yüksek viskoziteden dolayı başarılı olamamıştır. Daha sonra ise çözeltinin ısıtılması denenmiş ;ama electrospinning işlemine başlayana kadar çözelti tekrardan oda sıcaklığına dönmüştür. İkinci ve üçüncü bir sistem olarak ise ısı tabancası ve infrared ısıtıcı kullanılmış ama cihazın sınırlarından dolayı istenilen sonucu vermemiştir. Deneysel çalışmanın ikinci kısmında ise çözücü TFA olarak değiştirilmiştir. %2-2,5 konsantrasyonlara sahip selüloz çözeltisi hazırlanmış ve viskozite ilk kısma göre daha düşük olmuştur. Bu sayede electrospinlenme işlemi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen fiberler SEM, FTIR ve XRD ile incelenmiştir. %2,5 tuvalet kağıdı, %2,5 uzun elyaf ve %2,5 kısa elyafdan fiberler elde edilmiştir. Elde edilen FTIR sonuçlarından cast film uzun süre dışarıda durduğundan içerisindeki TFA pikine işaret eden 1790 cm-1''lik bant görülmemiştir. Nanofiberlerin bir miktar havaya maruz kaldıktan sonraki FTIR analizi sonucunda, ester gruplarının hava nemi ile hidroizi ve aynı zamanda doğal buharlaşma yoluyla TFA tortusunun kısmen uzaklaştığı görülmüştür. Daha uzun süreler havaya maruz kalındığında bu piklerin tamemen ortadan kaybolduğu görülmüştür. XRD sonuçlarından tuvalet kağıdından üretilen nanofiber amorf bir durum sergilemiştir. Bu selüloz nanofiberin gerilme özelliklerinin geneleksel çözelti spinlenmesinden daha düşük olduğunu düşündürmektedir. Sonuç olarak elde edilen selüloz nanofiberin amorf özellikte olması ve TFA'dan komple arındırılabilecek olması, hızlı biyodegrasyon için bir avantaj sağlayabilir ve selülozun biyo-uyumlu ve biyo-bozunabilir bir materyal olarak kullanılması amaçlanabilir.
Flame retardant nanofibers from acrylonitrile, methylacrylate and vinylphosphonic acid terpolymers with using electrospinning technique
Polymers have been used many areas in our lifes with manufacturing different production methods. Due to the polymers have some advantages such as low cost and light weight so these advantages make them preferable material in many areas. Nanotechnology also effected our lifes and polymers can be used as a raw material for nanofiber production via different production methods. Electrospinning is one of the suitable nanofiber production method which is very proper and simple way to create versatile properties of nanofibers. Besides this developments, some disadvantages of polymers must be considered such as flammability. Due to the organic based structures of polymers that can be easily burn and cause very big bad results. To avoid fire conditions, flame retardant materials can be used as an additive during production of polymer products. Flame reterdant additives can be halogen, halogen free or inorganic. Halogen flame reterdants have a toxic gases during combustion and hazardous effects. For this reason, halogen free flame reterdants should be used to avoid toxic gases release to the enviroment. This study can be seprable into two main parts. The first part purpose is to synthesize and characterized acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and vinyl phopsponic acid (VPA) homopolymer, copolymers and terpolymers. And the second part is to produce nanofibers via electrospinning method with using synthesized polymers and add a flame retardant property to the produced nanofibers. For first part, initially homopolymer of PAN was synthesized. Then with different percentage of initiator to chain transfer agent ratio was used to synthesize copolymers and terpolymers under same reaction conditions. Synthesized P(AN) homopolymer, P(AN-MA) copolymers and P(AN-MA-VPA) terpolymers were characterized using Fourier Transform Infrared spectrometer (FTIR), differential scanning calorimeter (DSC), and thermal gravimetric analysis (TGA). The effect of MA and VPA content on the spectroscopic and thermal properties of AN-MA copolymers and AN-MA-VPA terpolymers were investigated. In the second part of study, elecrospinning process of the homo PAN, AN-MA copolymer and AN-MA-VPA terpolymers solutions in dimethyl formamide (DMF) was prepared succesfully. Morphology of nanofibers was determined with using Scanning Electron Microscopy (SEM).
Pamuklu denim kumaş üzerine güneş pili
Enerji ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Güneş pilleri bu açığı kapatmak için önemli bir alternatiftir. Bu tez kapsamında, Türkiye'nin ilk milli ve yerli tekstil tabanlı esnek güneş Hücreleri sentezlenmiş ve laboratuvar boyutunda üretilebilirmiştir. Ayrıca bu bağlamda saçılma tabakasının esnek güneş pilleri üzerindeki fotovoltanik verimliliği üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Bu nedenle hem absorbsiyon hemde saçılma tabakaların parçacıkları hidrotermal ve asıltılı pelte (sol-gel) destekli polimerleştirici kompleks ateşleme yöntemi (PCCM) yöntemler ile elde edilmiş farklı nano-yapıya sahip TiO2 anotları üretilmiştir. Saçılma katmanlı yada katmansız esnek TiO2 anot numunelerinin fotovoltaik özellikleri değerlendirilmiştir. Saçılma tabakasının fotovoltanik uygulamalar üzerinde olumlu etkileri tespit edilmiştir.
Elektroeğirme tekniği ile yeşil nanoteknoloji temelli nanofiberlerin üretimi ve tıbbi uygulama alanlarının incelenmesi
Çoğu hastalığın tedavisinde bitkilerin kullanımı eski çağlardan beri araştırılmakta ve uygulanmaktadır. Günümüzde kullanılan yüzlerce ilacın temelinde bitki özütleri yer almaktadır. Ancak, bu ekstraktların medikal alanda farklı formlarda kullanılması ile ilgili fazla çalışma bulunmamaktadır. Pek çok bitki mikroorganizmalar için toksik etkisi olan kendisine özgü biyoaktif bileşenler içermektedir. Bitkilerin sahip oldukları fenol bileşikleri, alkaloidler ve terpenoidler gibi çeşitli fitokimyasalların antimikrobiyal özellikleri sayesinde nanoteknoloji alanında kendilerine yer edinmişlerdir. Elektroeğirme ile nanofiber üretiminde bitkilerin kullanılması yeni gelişen bir alandır. Bu yöntemle bitkilerin daha stabil bir yapıya katılması sağlanarak daha fazla etki kazanıldığı görülmüştür. Nanofiberlerin diğer tüm nanomalzemeler gibi yüksek yüzey alanı/hacim oranına, poroziteye, elastisiteye ve mekanik dayanıma sahip olması ve işlenebilirliği gibi özellikleri nanotıp alanında doku mühendisliği ve ilaç taşıma sistemleri için uygun bir malzeme olmasına yol açmaktadır. Sunulan doktora tezinde, antimikrobiyal ve antiinflamatuvar etki gösteren ve bu konuda fazla çalışması olmayan bitki özütlerinin nanofiber yapısındaki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla farklı derişimlerdeki soğan ekstraktları elektroeğirme yöntemi ile nanofiber haline getirilmiştir. Üretilen nanofiberlerin karakterizasyon (FTIR, EDX ve SEM) testleri yapılmış ve bunların sonucuna göre en iyi nanofiber davranışı gösteren üç derişim (1:50, 1:25 ve 1:12.5) seçilmiştir. SEM analizlerinde soğan ekstraktı derişimi arttıkça fiber çaplarının küçüldüğü (ort. 694,24 nm, 529,23 nm, 525,38 nm, 422,4 nm ve 377,7 nm) ve fiber morfolojisinin bozulduğu görülmüştür. Seçilen derişimlerdeki soğan ekstraktı örneklerine antibakteriyel etkileri bilinen bitkisel malzemelerden olan Baicalein ve propolis eklenmiş ve nanofiber üretimi yapılmıştır. Ayrıca bitki ekstraktında AgNP çöktürülmesi sağlanarak, AgNP içeren nanofiberler de üretilmiştir. Elektroeğirme ile üretilen soğan ekstraktı ve Baicalein, propolis, AgNP içeren nanofiberlerin FTIR, EDX ve SEM testleri yapılmıştır. Üretilen AgNP nanofiberlerinde soğan ekstrakt derişimi arttıkça yapıda yassılaşma görülmüş ve fiber çaplarında artış meydana gelmiştir (ort. 315,37 nm, 389,01 nm ve 481,92 nm). Baicalein içeren nanofiberlerde ise soğan ekstrakt derişimi arttıkça ortalama fiber çaplarında düşüş meydana gelmiştir (ort. 611,25 nm, 583,57 nm ve 476,47 nm). Propolis içeren nanofiberlerde de benzer şekilde gittikçe nanofiber çapında azalma görülmüştür (ort. 1179,01 nm, 731,87 nm ve 729,03 nm). Üretilen tüm nanofiberlerin VRE ve MRSA'ya karşı antibakteriyel testleri de gerçekleştirilmiştir. Soğan ekstrakt örneklerinde en yüksek derişimde (1:5) %100lük bir canlılık kaybı görülmüştür. AgNP, Baicalein ve propolis örneklerinde ise soğan ekstrakt derişimi arttıkça canlılıkta belirgin düşüşler gözlenmiştir. AgNP içeren nanofiber örneklerinde soğan ekstrakt derişimi max. iken VRE için %97,33 ve MRSA için %95,17 oranlarında bakteri giderimi sağlanmıştır. Baicalein içeren nanofiber örneklerinde ise soğan ekstrakt derişimi max. iken VRE için %98,50 ve MRSA için %99,67, propolis örneklerinde ise VRE için %70,83 ve MRSA için %71,83 oranlarında canlılık kaybı görülmüştür. Dolayısıyla soğan ekstraktının nanofiber formunda ilk defa antibakteriyel analizleri gerçekleştirilerek başarılı sonuçlar elde edilmiş olup Baicalein, propolis ve AgNP gibi malzemelerin de mevcut antibakteriyel etkisini arttırdığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, özellikle medikal alanda, soğan ekstraktının tek başına veya bitkisel malzemeler ile birlikte yara örtüsü veya greft gibi nanofiber formunda kullanılabileceğini göstermiştir. Yapılan bu tez çalışması ile yeşil nanoteknoloji üretim yöntemleri ve bitkisel malzemelerin nanoteknolojide kullanımı konularında literatüre katkı sağlanacağı düşünülmektedir. Bu çalışma YÖK'ün 100/2000 Doktora Burs Programı tarafından desteklenmiştir.
Arı ürünü katkılı metal-organik çerçeve nanopartiküllerinin sentezi, karakterizasyonu ve antioksidan, antiinflamatuar ve antimikrobiyal aktiviteleri
Nano boyutlu parçacıklar çeşitli amaçlar için tıpta giderek daha fazla kullanılmaktadır. Kullanım alanlarından biri de ilaç dağıtım sistemi olarak kullanılmasıdır. Bu sayede biyomedikal endüstrisinde çeşitli uygulama alanları bulurlar. Metal-organik kafes yapılı bileşikler (MOF'ler), üç boyutlu organik köprü ligandları ile birbirine bağlanan metal iyonlarından oluşmuş koordinasyon polimerleridir ve tamamen farklı fizyokimyasal özelliklere sahiptirler. Yüksek gözeneklilik, yüksek yüzey alanı, ve kontrol edilebilir gözenek boyutu, yüksek ilaç yükleme kapasitesi sağlar. Yüzey modifikasyonlarının kolaylığı, aktif hedeflemede kullanım için kolay fonksiyonelleştirme sağlar. Ayrıca bileşimleri ve yapıları, uyaranlara yanıt veren kontrollü ilaç salımı için kullanılabilecekleri şekilde duyarlı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanabilirler. Sahip oldukları yüksek biyouyumlulukları ve biyobozunurlukları, onları ilaç dağıtımı için mükemmel adaylar yapar. Bu şekilde hazırlanan ilaç salınım sistemleri, kimyasal maddelerin olumsuz etkilerini azaltırken moleküler terapötik gücünü artırarak daha hassas, odaklanmış terapi için olağanüstü şanslar sağlar. Sağlığı geliştirmek ve belirli hastalıklara yakalanma riskini azaltmak için doğal kaynaklardan biyoaktif maddeler kullanmaya artan bir ilgi vardır. Arı ürünleri, hem besin değerleri hem de geniş bir yelpazede terapötik amaçlar için eski zamanlardan beri kullanılmaktadır. Birçok hastalığın patogenezinde yatan oksidatif stresin etkilerine karşı koyabilen potansiyel bir doğal antioksidan kaynağı olarak kabul edilirler. Ancak doğal kaynaklardan temin edilen ilaçların düşük biyoyararlanım, suda zayıf çözünürlük ve kontrol edilmesi zor salınım kinetiği gibi klinik kullanımlarına yönelik zorluklar bilinmektedir. Nanomedikal, bu ajanların terapötik aktivitesini ve kontrol salınım kinetiğini artırabilecek yenilikçi çözümler sunabilir ve bunları kliniğe dönüştürmenin yolunu açabilir. Bu tez çalışmasında antioksidan, antimikrobiyal ve antiinflamatuar etkilerini değerlendirmeyi amaçladığımız, arı zehri ve arı sütü yüklü metal-organik çerçeveden oluşan nanoformülasyonlar geliştirildi. Sentezlenen MOF-5 ve arı zehri ve arı sütü yüklü MOF-5 nanopartiküllerinin karaterizasyonu UV-Vis, SEM, FTIR ve EDX ve Haritalama veri analizleri ile gerçekleştirildi. Antimikrobiyal etkinlik disk difüzyon tekniğine göre çeşitli patojenlere karşı, antioksidan aktivite ise DPPH radikallerini süpürme, Fe2+ ile şelat oluşuturma ve peroksidaz testleri ile ve antiinflamatuar aktivite ise incelenen örneklerin sığır serum albuminin ısı ile denatürasyonu inhibe edebilme potansiyeline göre değerlendirildi. Saf arı sütünün MOF-5 ile birleştirildiğinde etkinliğinin artması, genellikle test edilen tüm parametrelerde en yüksek etkinliği gösteren arı zehrinin ise MOF-5 ile birleştirilmesiyle sağlanabilecek avantajlar sebebi ile iki farklı arı ürününün metal organik kafes içine yüklenmesiyle elde edilen nanopartiküllerin biyolojik aktiviteleri ilk kez bu tez çalışmasında değerlendirilmiştir.
Nanoteknolojinin farmasötik uygulamalarda kullanımının ve nanopartiküllerin toksik etkilerinin değerlendirilmesi
Nanoteknoloji nano ölçekteki yapıların elektronik, manyetik, mekanik vb. teknolojik alanlarda kullanımını ifade eden bir kavramdır. Nanoteknolojinin tıp ve farmasötik alanlarında kullanımıyla da nanotıp ve nanofarmasötik kavramları hayatımıza girmiştir. Nano yapıların özgün özelliklerinden yararlanmak üzere geliştirilen nanofarmasötikler teşhis, tedavi ve teranöstik uygulamalarda oldukça etkin sonuçlar vermektedir. Yapılan çalışmalarda farklı uygulama yolları, farklı dozaj şekilleri için farklı malzemelerden yapılmış nanofarmasötikler kullanılmaktadır. Çalışma sonuçları özellikle teşhis ve tedavi etkinliğinin artmasında; yan etkilerin azalmasında nanofarmasötiklerin umut verici olduğunu göstermektedir. Ancak nanofarmasötiklerin toksisitesi önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Nanoyapıların fizikokimyasal özellikleri toksik özellikleri üzerinde doğrudan etkilidir. Aynı malzemenin makro formunun toksik olmadığı durumlarda dahi nano formunun küçük partikül boyutu, yüksek yüzey alanı gibi özellikler sebebiyle toksik olabildiği; ayrıca toksik etkinin birçok değişkenden etkilendiği tespit edilmiştir. Dolayısı ile her bir uygulama için ilgili nanofarmasötiğin toksisitesini tayin etmek, yapının güvenilir şekilde karakterize edilmesini ve standart toksisite test yöntemlerinin uygulanmasını gerektirir. Ancak çalışmamız kapsamında belirlendiği üzere karakterizasyon ve toksisite testleri için ulusal veya uluslararası düzenleyici otoriteler tarafından nanofarmasötiklere özel standartlar tanımlanmamıştır. Bu durum literatürde yer alan çalışma sonuçları arasındaki varyasyonların nedenini açıklamaktadır ve nanofarmasötik türlerinin toksik etkileri ve nedenleri konusunda genelleme yapmayı olanaksız kılmaktadır. Ancak nanofarmasötiklerin toksik özelliklerinin çok sayıda parametreden etkilendiği göz önünde bulundurularak sağlam bir karakterizasyon yöntemi geliştirilmeli ve temsil edicilik açısından iyi tasarlanmış yöntemler ile toksisite değerlendirmeleri yapılmalıdır. Anahtar Kelimeler: nanotıp, ilaç hedeflendirme, ilaç taşıma, toksisite.
Gümüş nanopartikül uygulamasıyla biber (Capsicum annuum) bakteriyel gövde ve meyve çürüklüğü etmeni Pectobacterium carotovorum kontrolü
Nanopartiküllerin kullanım alanları arasında bitki büyüme ve gelişmesinin uyarılması ve bitkilerin pest ve patojenlere karşı konulması yer almaktadır. Günümüzde en yaygın olarak üretilen ve kullanılan metal nanopartiküllerinden birisi gümüştür. Antimikrobiyal aktivitesi yüzyıllardır bilinmekte olan gümüşün nanoformda kazandığı yüksek yüzey/hacim oranı, yüksek iletkenlik ve termal stabilite gibi sıradışı özellikleriyle daha da ilgi çekici hale gelmiştir. Bu çalışmada, fitoseztezlenen AgNP'nin biber bitkilerinde bakteriyel gövde ve meyve çürüklüğü hastalığa neden olan bitki patojeni Pectobacterium carotovorum kontrolü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Biber bitkileri sera koşullarında yetiştirilmiş ve dört yapraklı aşamaya ulaştıklarında bakteriyle enfekte edilmişlerdir. AgNP'nin farklı konsantrasyonları ve antibiyotik enfeksiyondan iki gün sonra uygulanmıştır. Fitosentezlenen gümüş nanopartiküllerin, UV/Vis spektrofotometrik ölçüm, FT-IR analizi ve zeta sizer ile karakterizasyonu yapılmıştır. Spektrofotometrik ölçüm sonuçlarında en yüksek pik gümüşün kendine özgü plazmon rezonansına denk gelen 400 ve 435 nm arasında görülmüştür. FT-IR sonuçları ise bu nanopartiküllerin doğal olarak fitoiçerik ile kaplandığını göstermiştir. Zeta sizer sonuçları ise nanopartikülün 180 nm olduğunu ve zeta potensiyelinin -11 mV olduğunu göstermiştir. Enfeksiyonun, antibiyotik ve nanopartikül uygulamalarının bitki üzerindeki etkileri ise MDA, H2O2 ve klorofil miktarları analizleriyle ve hastalık görülme yüzdesiyle belirlenmiştir. Bu sonuçlara bakılarak nanopartikülün ve enfeksiyonun bitki üzerinde oksidatif strese neden olmadığını fakat klorofil miktarını çok az miktarda azalttığı ve membran yapısını bozduğu gözlemlenmiştir. In vitro denemelerde ise nanopartikülün patojen üzerinde 500 ppm de etkili olduğu görülmüştür. Enfekte yapraklardan hesaplanan hastalık indekslerinin ise antibiyotik için %10.47, 250 ppm AgNP için %31.89 ve 500 ppm için %13.52 olarak hesaplanmıştır. Nanopartiküller bitki patojenlerinin kontrolünde kullanılabileceği, hastalık kontrolünde uygulama konsantrasyonu, nanopartikülün yapısı ve boyut özelliklerinin önemli etmenler olduğu görülmüştür.
Triptofan Graft-Poly (HEMA) polimerik nanopartikülünün sentezi, karakterizasyonu, toksisitesi ve biyodağılımı
Nanoteknoloji, son yıllarda yoğun ilgi duyulan ve birçok ürün geliştiren bir alandır. Polimerler sahip olduğu avantajları nedeniyle biyomateryal olarak kullanımı dikkat çekicidir. Polimerik nanopartiküller hastalık tanısı, görüntüleme ve tedavisi gibi biyoteknolojik ve biyomedikal alanlardaki kullanımıyla nanoteknolojide önemli bir yere sahiptir. Bu tez çalışmasında, ilaç taşınımında kullanılması planlanan Triptofan-graft-poli(HEMA) polimerik nanopartikülünün [Trp-graft-p(HEMA)] sentezi, karakterizasyonu, in vitro ve in vivo toksisite potansiyelinin araştırılması ve biyodağılımının belirlenmesi amaçlanmıştır. p(HEMA) sürfaktansız emülsiyon polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiş ve ardından Trp ile graftlanarak Trp-graft-p(HEMA) elde edilmiştir. Polimerik nanopartikülün karakterizasyonunda, FTIR, Zeta potansiyel ve boyut analizi, SEM ve şişme testi kullanılmıştır. Ortalama partikül boyutu 164.1 nm, polidispersite değeri 0.501 ve nanopolimerin yüzey yükü değeri -19.6 mV'dir. Sıcaklık artışıyla birlikte nanopolimerin şişme miktarı düşmektedir. Nanopolimerin in vitro toksisite potansiyelinin belirlenmesi için MTT testi, hemoliz testi, HET-CAM testi ve AMES testi yapılmış ve bu testler sonucunda, nanopolimerin sitotoksik ve hemolitik aktivitesinin olmadığı, antianjiyogenik etki gösterdiği ve genotoksik potansiyelinin belirlenmesi adına çalışmaların sürdürülmesi gerektiği tespit edilmiştir. Balb/c albino deney fareleriyle yürütülen in vivo toksisite çalışması sonucunda nanopolimerin akut dozda toksisite göstermediği belirlenmiştir. Nanopolimerin fizikokimyasal özellikleri nedeniyle PBS'de disperse olamamasından ötürü biyodağılım çalışması gerçekleştirilememiştir.
Design and implementation of a nanoscience and nanotechnology workshop: Investigating 11th grade students' awareness and conceptual understanding of nanoscience and nanotechnology
The purpose of this study was to develop a nanoscience and nanotechnology workshop (NNW) and determine its effectiveness by examining the change in students? awareness and conceptual understanding of nanoscience and nanotechnology related concepts. In this study, a mixed-method design was used. The quantitative part of the study included a pre-experimental design (pre-test and post-test design with no control group) and the qualitative part involved interviews, observations and artifacts. The participants for the research were 79 eleventh grade students from two private schools and a public school. Two different classrooms from the public school attended the NNW. Data regarding students? awareness of nanoscience and nanotechnology were collected through the Nanoscience & Nanotechnology Awareness Questionnaire (NNAQ). Seven items of NNAQ were adapted from Nanotechnology Awareness Instrument developed by Dyehouse et al. (2008). The other items of the NNAQ were added by the researcher. Nanoscience & Nanotechnology Conceptual Understanding Questionnaire (NNCUQ), Workshop Evaluation Questionnaire (NNWEQ) and semi-structured interviews were adapted from the instruments developed by Akaygun (2010a, b). In the study, the NNCUQ was used to measure 11th grade students? conceptual understanding of nanoscience and nanotechnology related concepts. The NNWEQ was used to assess student feedback and recommendations with regard to the workshop. In order to explore students? previous knowledge, understanding and expectations from the workshop, semi-structured interviews were conducted. Each one-to-one interview was audio recorded. Quantitative data were analyzed using the one-way ANOVA, paired samples t-test, independent samples t-test and chi-square tests. The interviews were transcribed and the student answers were coded. The results of the analysis indicated that attending the workshop increased the students? awareness and conceptual understanding of nanoscience and nanotechnology.
Measurement of near-field radiative heat transfer between plane parallel plates at nano-scale gaps
This thesis establishes a methodology and experimental setup for measuring radiative heat transfer between nano-spaced plane-parallel plates. It uses a setup with two plane-parallel substrates, one heated, one cooled, at a fixed distance from one another. The temperature measurements are carried out by temperature probes on each substrate. The heat flux input is provided by an external focused laser source. The measurement of flux is carried out by diverting a percentage of the incoming light to a photodiode. The stabilization of heat flux is achieved by passive cooling. The measured data are to be evaluated based on its comparison with published numerically calculated results, which indicate an exponential increase in net radiation heat transfer as plate spacing decreases from 100 to 1nm.
Single and two phase continuum modeling for laminar forced convection of nanofluids
Macroscopic modeling of nanofluids is necessary for design and analysis of equipment that rely on nanofluids. For the moment, there is no study that covers recent state-of-the-art nanofluid models, and compares their accuracy and computational efficiency. Single and two phase models have been investigated for the characterization of laminar forced convection of Al2O3-water nanofluid in a circular tube. Single-phase thermal dispersion model that uses velocity gradient, is found to be the most accurate single-phase model in prediction of convective heat transfer coefficient. Since, single-phase models fail in predicting pressure drop and friction factor, a new dispersion viscosity model is introduced for a better representation of effective nanofluid viscosity. In the study, Eulerian-Eulerian and Eulerian-Mixture models are also studied and it is found that they are under and over predicting heat transfer coefficient at entry and fully developed regions, respectively. Considering its computational efficiency, Eulerian-Eulerian model is recommended for applications without calibration data, and if prediction of both heat transfer and pressure drop is important. For the first time, it is shown that the computational cost of Eulerian-Eulerian model can be reduced by the use of Full Multiphase Coupling algorithm. In the study, hexagonal boron nitride-water nanofluid is also studied, and results are compared with Al2O3-water nanofluid. Results indicate that non-granular assumption for two-phase models is questionable for highly thermally conductive particles.
CZTS tabanlı ince film güneş hücrelerine grafen entegrasyonu
Tez kapsamında, saçtırma sistemi kullanılarak Mo, Ni ve Cu folyolar üzerine Altlık/ZnS/CuSn/Cu yapısı üretilmiş ve Hızlı Tavlama Sistemi (RTP) ile Mo, Ni ve Cu folyolar için sırasıyla 550 °C, 425 °C ve 425 °C optimize edilen sıcaklıklarda sülfürlenerek CZTS filmler elde edilmiştir. Esnek-folyo/CZTS/CdS/i-ZnO/ITO/Al yapısı kullanılarak üretilen güneş hücrelerinde en yüksek hücre verimi %3.26 ile Mo-folyo/CZTS yapısından elde edilmiştir (Hücre-I). Ayrıca, CVD yöntemiyle Mo, Ni ve Cu folyolar üzerinde farklı katman sayılarında katkısız, N2-katkılı (NKGr) ve B2H6-katkılı (Diboran katkılı) (DKGr) grafen filmler sentezlenmiş ve yapılan karakterizasyonlar sonucunda Mo ve Cu folyolar üzerinde tek (TKGr) ve birkaç katmanlı (BKGr), Ni folyolar üzerinde ise birkaç ve çok katmanlı (ÇKGr) grafen filmlerin başarılı bir şekilde sentezlendiği belirlenmiştir. Tez kapsamında, yapılan grafen entegrasyonu ile Mo-folyo/BKGr/CZTS/CdS/i-ZnO/ITO/Al ve Ni-folyo/ÇKGr/CZTS/CdS/i-ZnO/ITO/Al yapısından sırasıyla %3.72 ve %2.3 (Hücre-II), Mo-folyo/BKGr/CZTS/CdS/i-ZnO/80nmITO/BKGr/Al yapısından %7.8 (Hücre-III), Mo-folyo/DKGr/CZTS/CdS/i-ZnO/80nmITO/BKGr/Al yapısından %8.57 (Hücre-IV) ve Mo-folyo/DKGr/CZTS/CdS/i-ZnO/80nmITO/NKGr/Al yapısından %9.0 hücre verimi elde edilmiştir.
Emergence of nanomaterials in architecture and interior architecture and their use in patient rooms in healthcare domain
By playing a significant role in the field of architecture and interior design, materials not only affect buildings form and functional performance, but also perform immense impacts on environment as well as human's health. Earlier times, materials appear as simple followers of the functional and formal configuration of space, however reciprocally affecting the form language of the design output due to their characteristics. But with the technological advancements and rapid developments in the realm of material sciences, which further paved the way to the emergence of new design practices i.e. from modern architecture to nano-architecture. This shift has also triggered the development of novel synthetic materials, such as composites and nanomaterials, whereas these novel materials has begun to play an active role in both early phases of design process, as well as the thought of architecture and the way how architects think. Materials that are made out of nano-matter, which are the substances that possess extraordinary physical and chemical characteristics in the nano-meter scale, in terms of intrinsic and extrinsic capacities. These differences of characteristics cause the differentiation of the nanomaterials in type. This study, describes and analyzes particularly these different types of nanomaterials, and discusses their impact within the architecture and interior architecture realm first generally, then specifically through the contemporary cases from health-care facilities and limiting its focus on the use of nanomaterials in the patient rooms. Doubtlessly, the manufactured nanomaterials (MNMs) or nano-composites, which are produced by manipulating their physical and chemical properties have been deployed in diverse fields recently. These materials in construction and design industries are mostly utilized as coatings, like insulators and air-purifying surfaces; or in furniture and related products' manufacture, which enhances flexibility, physical durability and strength of the materials; or in the implementations related with the maintenance like energy conservation, self-cleaning and anti-bacterial properties. Therefore, nanomaterials opens up a brand new page in design, both by being a reliable and sustainable alternative for natural materials, as well as for the environmental sustainability in global terms in the presence of counter and indirect relations of consumption and maintenance facilities. Due to this grate amount of interest in nanotechnology and nanomaterials, the objective of this thesis is to focus on the potentials of nanotechnology and nanomaterials in the field of architecture and interior design discipline, by mapping out the contemporary use of nanomaterials in the realized designs, on behalf of outlining the material capacities of the nanomaterials. This study aims to reveal the frequency of the nanomaterial use in interior architecture, particularly in the milieu of healthcare centers, in terms of comparing the design,implementation, maintenance and heat insulation, water and humidity prevention and total energy efficiency through hygiene, heating, indoor air quality, while also trying to shed light up on the transfiguring language of design form. This study deploys case-based research methodology by selecting the contemporary hospital examples from Istanbul, where both nanomaterials and conventional materials are utilized, in order to set the material performance comparisons. In this regard, LİV Hospital-Istanbul, Kolan Hospital-Istanbul and Medicana Hospital-Istanbul have been selected as the case-studies, to dismantle the use of nanomaterials in the patient rooms; the material characteristics, the frequency of the material use, and the financial dimension of the material use, in order to give a perspective to the interior architects that may deploy nanomaterial in their designs as well as following researchers that may use this study as a primary text to start their studies.
Kitosan nanolifleri üzerine β-galaktosidaz immobilizasyonu
Enzymes are biocatalysts which offer a wide variety of specific functions. Large amounts of enzymes are used in native forms at industrial scale. Use of free enzyme means one-time application with no chance of recovery and reusability. Additionally free enzymes show low stability in harsh processing environments. They are sensitive to changing processing conditions such as pH and temperature change. Immobilized enzymes serves some opportunities for recovery and multiple use of enzymes providing higher stability and selectivity. Enzyme immobilization is defined as the attachment of a free enzyme on a carrier (supporting) surface which restricts or prevents the mobility of the enzyme. Immobilization technique was started to be used in 1916. The studies showed that immobilization facilitates higher stability in challenging processing conditions. In the following years, the performance of immobilized enzyme was studied to improve it. It was discovered that performance of the immobilized enzyme is highly dependent on the surface characteristics and binding methods. Afterwards, novel carrier materials and methods were studied. Inorganic or organic, hydrophilic or hydrophobic, porous or nonporous features of the carrier has altered the interaction of the enzyme with the surface. It affected the activity and the stability of the immobilized enzyme. With development of nanofibers it was found that nanomaterials has a promising potential as carrier surfaces due to their high surface area. The change of some biological and chemical characters in nanoscale compared to the macro or micro scales, pointed out that nanomaterials nano-materials can be utilized in broad range of applications. Nanotechnology involves production of materials, devices or a system in the range of 1 to 100 nm. Nanosheets, nanoparticles, nanotubes, nanofibers are examples of nanostructures. Among these, nanofibers has attracted the most attention due to their high surface to volume ratio, simple and cost-effective production, easily modifiable surface properties. The most preferred method is electrospinning for production of nanofibers. Electrospinning system consists of a high voltage power supply, pump, syringe and a collector plate. The polymer is dissolved in a suitable solvent and located on the pump in a syringe. The power supply gives a charge to the system which creates an electrical field between the capillary of the syringe and the collector plate. With the pump the solution is fed with a definite rate to the electrical field and collected on the collector plate. In this study nanofibers were fabricated using electrospinning, which is a simple and cost effective technique. The polymer was preferred as chitosan which is a non-toxic, biocompatible, biofunctional material. Since the type of solvent changes the solubility of polymer hence structure of the nanofiber, acetic acid, trifluoroacetic acid (TFA) and dicloromethane (DCM) were studied. The best solubility was observed for the solution of TFA and DCM. A solution of TFA and DCM was prepared in the ratio of 70:30. Chitosan was dissolved in TFA-DCM solution at 3% concentration. Chitosan nanofibers were fabricated at 25 kV with feed rate of 0.4 ml/h. Distance of the plate from needle was changed between 10 and 15 cm. β-galactosidase was preferred for immobilization, since it is one of the mostly used enzymes in food industry. It is used for degradation of lactose into glucose and galactose. Unlike chitosan, chitosan nanofibers are water soluble. Because of that, chitosan nanofibers reqiure to be functionalized to become insoluble and active by a coupling agent. Glutaraldehyde (GA) was used as functionalizing agent at concentration of 4%. Chitosan nanofibers were treated in GA and with GA vapor. After functionalization, chitosan nanofibers were incubated in enzyme solutions with different enzyme concentrations. The enzyme immobilization efficiency, reusability and thermal stability were measured by simply measuring the activity of enzyme solutions by use of a spectrophotometer. Assays were conducted by comparing the activities of free and immobilized β-galactosidase. The activity was determined by use of a substrate o-Nitrophenyl ß- D – Galactopyranoside (ONPG) which gives a colorful product after hydrolzed by β-galactosidase. A successful enzyme loading efficiency was obtained up to 69±20%. The immobilized and the free β-galactosidase showed highest activity at 50 °C. The activities at 50 °C were considered as 100% activity to observe the percental change in activity clearly. The activities of the immobilized and free enzyme decreased when the temperature was increased up to 90°C. At 70°C the activity of the free enzyme decreased sharply to 31±0.01% as the activity of the immobilized enzyme was lowered to 73.5±0.1%. After 10 cycles of use of immobilized β-Galactosidase at 40°C, 68±26% of the enzyme activity was retained. These results was found to be promising when compared with the data from literature. The reusability of chitosan nanofibers can be improved by production of magnetic chitosan nanofibers in further studies. It should be taken into consideration that nanomaterials have different chemical and physical characteristics compared to their macro and micro size. The results of intake of nanofibers into the body is not known for certain. For use of nanofibers in food applications, toxicological studies and regulations are required.