Computational modeling and experimental validation of the photothermal activity of metal-ion chelated natural melanin nanoparticles

Doğal olarak oluşan bir biyopolimer olan melanin; hayvanlar, mantarlar ve bakteriler gibi organizmalarda pigment ve koruyucu madde olarak görev yapmaktadır. Doğal veya sentetik yollarla elde edilebilen melanin nanoparçacıklar; yüksek biyouyumlulukları, biyobozunur olmaları, antioksidan özellikleri ve görünür ışığı soğurma özellikleri nedeniyle birçok biyomedikal uygulamalada sıklıkla araştırılmaktadır. Ayrıca melanin nanoparçacıkların kimyasal yapıları ilaç, çeşitli biyomolekül ve Fe3+, Cu2+, Gd3+, Mn2+ gibi metal iyonlarını şelatlamaya olanak sağlar. Metal iyonlarına şelatlanmış melanin nanoparçacıkların, manyetik rezonans görüntülemede T1 gevşeme süresi kısaltıcı etki yaratarak kontrast ajanı olarak da kullanılabildiği gösterilmiştir. Melanin nanoparçacıklar bu özellikleri ile aynı anda hem görüntüleme hem de tedavi, yani teranostik amaçlı araştırılmaktadır. Ancak nanoparçacık boyutunun ve uygulanan ışığın dalga boyunun FTT etkinliği üzerindeki etkisi ile melanin nanoparçacıklarının metal iyonlarıyla şelatlanmasının fototermal performansa katkısı, mevcut literatür bilgisine göre daha önce kapsamlı bir şekilde araştırılmamıştır. Bu çalışma modelleme ve in vitro deneyler yoluyla bu etkilerin araştırılmasını amaçlamaktadır. Bu soruların cevaplanması melanin nanoparçacıklar ile yapılan uygulamalardaki en uygun nanoparçacık boyutu ve ışınlama parametrelerinin belirlenmesini sağlayacak ve sıcaklık kontrollü FTT uygulamalarının optimize edilmesinin yolu açılmış olacaktır.