15
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
İki aşamalı total eklem protezi ameliyatları için antibiyotik yüklü boşluk doldurucuların geliştirilmesi
Nanoteknoloji alanındaki çalışmaların hız kazanması ile nanoteknolojik malzemeler ve bu malzemelerin kullanımı; her alanda olduğu gibi biyomedikal ve tıp alanında da artmıştır. Malzemenin nano boyutta incelenmesi ve dizayn edilebilmesi, tıp alanında da bir takım yenilikçi düşünceleri beraberinde getirmiştir. Bunlar arasında en çok kullanılan ve üzerinde çalışılan konu ise, ilaç hedefleme ve kontrollü ilaç salım sistemleridir. İlaç hedefleme sistemleri; belirli bir etken maddenin özel yapılarla donanımlaştırılarak, hedeflenen doku veya organa taşınmasını sağlayan sistemlerdir. Kontrollü salım sistemleri ise; uygun ilacın yönlendirildiği veya uygulandığı bölgede, uzun süreli olarak ve etkin değer aralığında ortama ilaç salan sistemlerdir. Günümüzde bu çalışmalar yoğun şekilde devam etmekte ve bu çalışmalar da ilaçların etkin dozda ayarlanması ve uygulanan tedavilerin sonuçlarının sağlıklı olması açısından oldukça büyük önem taşımaktadır. Yeni ilaç salım sistemleri ve yöntemlerinin geliştirilmesi, tıp ve biyomedikal alanda birden fazla sorunu çözebilecek yeni teragnostiklerin bu alana kazandırılmasında öncü çalışmalar olacaktır. Bu tez çalışmasında; ortopedi alanında kullanılmak üzere, antibiyotik salım sürelerini uzatmak ve salınan antibiyotiğin etkin doz aralığında kalmasını sağlamak amacıyla, total eklem protezi ameliyatlarında sıklıkla kullanılan ''antibiyotik yüklü spacer'' ların (boşluk doldurucu kemik çimentoları) geliştirilmesi amaçlanmıştır. Günümüzde kullanılan boşluk doldurucuların hammaddesi polimetilmetakrilat olup aynı zamanda kemik çimentosu olarak da bilinmektedir. Bu malzeme biyomedikal alanda ticari olarak satılmakta olan, ameliyat esnasında pratik bir şekilde hazırlanabilen, sadece monomeri ve başlatıcısına ek olarak içine antibiyotik ilave edilebilen ve yaklaşık 15 dakikada polimerize olarak verilen şekli koruyabilen bir malzemedir. Bu malzemenin mekanik dayanımı ve biyouyumluluğu gibi olumlu özellikleri bulunmaktadır. Ancak poröz olmayan yapısı nedeniyle içeriğinde bulunan ilacın salımının istenilen düzeyde olmaması önemli bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bu durum cerrahları daha etkili bir malzeme arayışına yönlendirmektedir. Nanoyapılı ilaç taşıyıcı sistemlerin kullanılması bu durumda uygun bir yaklaşım olmaktadır. Bu amaçla; cerrahide kullanılan boşluk doldurucuların ilaç salım sürelerini uzatmak ve etkin doz aralığında kontrollü ilaç salımını sağlamak için, ortopedide sıklıkla kullanılan bir antibiyotik olan ''vankomisin'', aljinat nanopartiküllere yüklenmiş olup hazırlanan antibiyotik yüklü nanopartiküller kitosanla kaplanmıştır. Daha sonra antibiyotik yüklü aljinat-kitosan nanopartiküller; antibiyotik içeren aljinat jel içerisinde homojenize edilerek, antibiyotik ve antibiyotik yüklü nanopartikül ihtiva eden aljinat jel çözeltisi elde edilmiştir ve antibiyotik içeren boşluk doldurucular hazırlanmış olan bu çözelti ile kaplanmıştır. Elde edilen malzemeleri karakterize etmek amacıyla in vitro ilaç salım analizleri yapılmıştır. Boyut analizi için Zeta Sizer, morfolojik inceleme amacıyla ise geçirimli elektron mikroskobu (TEM) kullanılmıştır. Kimyasal özelliklerin belirlenmesi için FT-IR spektrumları incelenmiştir. Hücre canlılığı testi için ise MTT metodu kullanılmıştır. Anahtar sözcükler: Aljinat-kitosan nanopartikül, ilaç taşıyıcı sistemler, vankomisin, iki aşamalı total eklem cerrahisi, boşluk doldurucu, ortopedi.
Yeni polimer/organik MMT (organik silika)/ biyopolimer nanokompozit karışımlarının reaktif ekstrüzyon yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Recently, polymer nanocomposites have attracted great attention of industrial and academic society to get different kind of enforced valuable material. Biodegradable nanocomposites of different polymers are also in focus during new product development due to environmental concerns and regulations. Material properties of polymers can be enhanced dramatically by incorporating layered silicates and biodegradation can be suited with lactic acid or caprolactone based polymers together with suitable compatibilizers and fillers. Different kinds of formation of layered nanocomposite type materials frequently exhibits remarkable improvements, such as high storage modulus, tensile, and flexural properties, decrease in gas permeability and flammability or fire retardency and provide an increase in the biodegradability. In this study, novel isotactic polypropylene (PP) based multi-functional nanocomposites were fabricated in melt by a one-step reactive extrusion using a Rondol twin-screw extruder at preoptimized processing conditions and investigated in situ chemical and physical processes occurring during the extrusion of multifunctional polymer blend compositions. The compositions of reactive blends include PP as a matrix polymer, PP-g-MA graft copolymer as a reactive compatibilizer, copolymer covalently encapsulated silica nanoparticles (NPs) as reactive nanofiller-compatibilizer, and intercalated biodegradable poly (D, L-lactide) (PLA) or poly (ɛ-caprolactone) (PCL) silicate layers nanocomposites using ODA-MMT as a reactive or DMDA-MMT as a non-reactive nanofillers. The chemical and physical structures, morphology, thermal behaviors and mechanical and rheological properties (shear stress and viscosity) as well as effects of origin organoclay and polyester, and copolymer encapsulated silica NPs on the main properties of nanocomposites were investigated by FTIR, solid state 13C and 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA and DMA (shear stress and viscosity) analysis methods, respectively. There was demonstrated that the essential improvement of crystallinity, thermal stability, rheological and mechanical parameters, surface and internal morphologies of the nanocomposites as compared with those for a matrix polymer. Better results were observed for nanocomposites containing reactive organoclay and PCL polyester. Colloidal copolymer-silica NPs showed a well dispersion effect on structure of new polypropylene composites due to interactions of molecular bonds between different layers. Similarly, together with PP based pristine polymer, investigations made on multifunctional polymer blend nanocomposites (NCs) consisting EPDM elastomer as a matrix polymer, bioengineering polyesters (PLA and PCL), PP-g-MA compatibilizer and covalently encapsulated colloidal alternating reactive copolymer-g-APTS (-aminopropyl trimethoxysilane)-silica nanoparticles (NPs) as reactive compatibilizer-nanofillers, and organoclays (reactive ODA-MMT and complexable DMDA-MMT) nanofillers that were fabricated in melt by a one-step reactive extrusion nanotechnology. The chemical and physical structures, morphology, thermal behaviors, mechanical and rheological properties of NCs, as well as effects of origin organically and polyester, and colloidal copolymer-g-silica (NPs) on the main properties of the nanocomposites were confirmed again by FTIR, solid state 13C and 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA and dynamic rotary rheometric analysis methods. The effects of bioengineering polyesters and their molecular mass, origin of organology, and reactive PP-g-MA compatibilizer were evaluated. Moreover, colloidal copolymer-g-silica NPs as reactive compatibilizer-nanofiller play an important role in the formation fine dispersed morphology on nanocomposites structure of polymer blends. This structural occurrence is due to affective in situ physical and chemical interactions in multifunctional polymers/nanofillers blends. These interactions occur in the chosen lower temperatures of the five barrier zones at 120 oC, 130 oC and 130 oC, 145 oC and 145 oC during a one-step cycle (around 5-10 min) of reactive extrusion processing. Chemistry and physics of in-situ interfacial interactions in multifunctional NCs during extruding process were also estimated. These interactions of bonds due to multifunctional groups of reactive compatibilizers and silica copolymers inside nanocomposite material show behaviour difference on thermal, rheological properties compared to pristine polyesters/polymers.
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere ipek protein nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Son yıllarda kanser tedavisinde yeni nesil bir yöntem olarak kanser hücrelerini hedeflemeye yönelik metodlar geliştirilmekte böylece sağlıklı hücrelerin zarar görmesi engellenebilmektedir. Bu yöntemlerden biri olan siRNA tedavisi, doğrudan sorunlu gene mRNA düzeyinde etki ederek potansiyel bir terapötik yaklaşıma sahiptir. Ancak siRNA'nın sahip olduğu negatif yükün etkisiyle hücre membranından kolay geçememesi, plazma ve hücresel sitoplazmada nükleazlar tarafından hızlı bir şekilde degredasyona uğrama ihtimali ve dolayısıyla yarı ömrünün kısa olması terapötik kullanımını kısıtlayan engellerdendir. Dolayısıyla, siRNA taşınımı için etkili ve uygun bir taşıyıcı sisteminin kullanımına ihtiyaç duyulmaktadır. DNA, RNA ya da ilaç gibi ajanların hücre içine alınmalarını kolaylaştırmak ve olası toksisiteleri minimuma indirmek için nanopartiküller uygun boyutlarıyla taşıyıcı olarak sıklıkla kullanılmaktadır. İpek protein nanopartiküller toksik olmamaları, biyobozunur olmaları, vücuttan kolay atılabilmeleri, kararlılıkları ve fonksiyonel gruplar içermeleri nedeniyle hücre kültürü ve doku mühendisliği araştırmalarında kullanılan FDA onayı almış bir malzemedir. Ayrıca, genetik materyal taşıyıcısı olarak yüksek transfeksiyon etkisi ve DNaz enzimlerine karşı dirençliliği nedeniyle viral olmayan taşıyıcı sistemlerde son yıllarda tercih edilen cazip malzemelerdendir. Bu tez kapsamında serisin ve fibroin ipek proteinleriyle albuminin farklı oranlardaki etkileşimleriyle elde edilen dokuz farklı nanopartikül yapısı sentezlenmiş, optimizasyon ve karakterizasyonları yapılmıştır. Nanopartiküller PLL (poli-l-lizin) ile etkileştirilerek siRNA bağlanması arttırılmış ve ligand olarak hiyaluronik asit (HA) ile modifiye edilerek larinks kanseri hücrelerine seçimli nanopartiküller elde edilmiştir. CK2, ASH2L ve Siklin D1 hedefleyen siRNA'lar ile donatılan nanopartiküllerin gen susturma etkinliği HEp-2 hücre hattında in vitro ve fare modellerinde in vivo olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, PLL ile dekore edilmiş, HA bağlı albumin:serisin (Alb:Ser) 2:1 w/w nanopartiküllerinin, diğer nanopartikül yapılarına göre siRNA taşınımı için daha iyi bir aday olduğu ve larinks kanseri tedavisinde umut vaat edici terapötik potansiyelin olduğunu göstermektedir.
Organik moleküllerin tayini için nanofiber bazlı electrotların kullanımı
The disposable electrodes of the diabetes sensors used in our country are in the case of external dependency due to the necessity of importation. In addition, these types of electrodes are only capable of measuring the glucose in blood, and are using for the measurement of other analytics. Consequently, it has become compulsory to develop electrodes with the characteristics of high sensitivity and selectivity for the determination of ethanol, methanol and glucose levels. Electrospun nanofiber membranes are structurally sound and flexible materials. The membranes are promising candidates for immobilization of enzymes because of their high specific surface area and porous structure. A novel technique for designing amperometric glucose biosensor by electrospinning poly (vinyl alcohol) (PVA) - carbon nanotube (CNT) nanocomposite materials is presented in this study. It was aimed to investigate glucose, ethanol and methanol detection efficiency of five different enzyme electrodes using alcohol oxidase and glucose oxidase enzymes by manipulating the structural design and composition of nano-composite membranes. However, Glucose oxidase-based enzyme electrodes are among the simplest, easy-to-use systems for blood sugar testing and play an important role in the continuous monitoring of glucose. Because of these reasons and due to our limited laboratory conditions, glucose oxidase was selected and immobilized onto the surface of sensor electrodes. The electrodes developed in this study were prepared as: a) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode; b) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing multi-walled carbon nanotube (MWCNT); c) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT); d) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized single-walled carbon nanotube (SWCNT); e) Interfacially cross-linked PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT). Poly (vinyl alcohol) (PVA)/Glucose oxidase (GOx)/graphene biocomposite membranes were prepared using an electrospinning technique and used for enzyme immobilization. The PVA/GOx membrane's morphology was examined by scanning electron microscopy (SEM). Average diameter for the neat PVA electrospun nanofibers were observed as 100 nm. Glucose sensing activities of the electrodes were amperometrically measured at an applied voltage of -0.5 V (vs. Ag/AgCl) in 0.1 M phosphate buffer solution (PBS pH 7.4). Amperometric measurements demonstrated that electrospun fibrous enzymatic electrodes glucose detection limits for (c) and (d) sensor electrode was observed as 0.024 mM and the glucose sensitivity were calculated as 65.8 and 42.7 µAmM-1cm-2, respectively. Glucose detection limit and sensitivity of these sensor electrodes are quite satisfying. Glucose detection limits of the fabricated glucose electrodes (a), (b), and (e) were observed as 0.048, 0.048 and 0.12 mM respectively, and calculated glucose sensitivity of these sensor electrodes were 19.4, 25.9, 4.01 µAmM-1cm-2, respectively. Keywords: Electrospin, nanofiber, nanobiosensor, carbon nanotube
İlaç taşıyıcı sistem olarak kullanılmak üzere kil-protein kompozit nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Kontrollü salım sistemleri geleneksel yöntemler ile kıyaslandığında azaltılmış toksisite, artırılmış verimlilik, hasta uyumu ve rahatlığı içeren avantajlara sahiptir. Biyolojik olarak bozunabilir polimerler, biyolojik uyumu ve çevre dostu özellikleri nedeniyle son yıllarda kontrollü ilaç taşıyıcı sistemler arasında aktif bir taşıyıcı olarak şiddetle tavsiye edilmektedir. Bunların yanı sıra küratif etkilere sahip malzemeler kullanarak da kontrollü ilaç taşıyıcı sistemler geliştirilmekte ve bu sayede hem etken maddenin yan etkilerinden uzaklaşılmakta hemde kullanılan malzemenin tedavi edici özelliğinden faydalanılmaktadır. Kontrollü salım sistemlerinden nanopartiküller ilacın terapötik indeksini iyileştirmekte, toksisitesini azaltmakta, çözünürlüğünü ve kararlılığını arttırmakta ve uzun zaman periyodunda ilacın sürekli salımını sağlayarak kararlı etkin terapötik etki oluşturmasını sağlamaktadır. Bu sebeplerden dolayı, sunulan tez kapsamında, kanser tedavisinde kullanılmak üzere kil-protein kompozit nanopartiküller sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve kolon kanseri hücre hattı üzerinde saponin taşıyıcı sistem olarak sitotoksik etkinliği araştırılmıştır. Sunulan doktora tezi kapsamında, literatürde ilk defa kompozit nanopartiküllerin desolvasyon tekniği ile hazırlanmasında protein olarak insan serum albümin (HSA) ve kil olarak montmorillonit (MMT) kullanılmıştır. HSA'nın, toksik etkisinin ve immunojenitesinin olmaması ve kolay modifiye edilmesi kullanım sebebidir. MMT ise yüksek yüzey alanı/hacim oranı ve katyon değişim kapasitesi ile birlikte nanopartiküllerin gastrointestinal bariyeri geçmesi için muko-yapışkanlık sağlamasından dolayı tercih edilmiştir. Bu malzemeler kullanılarak hazırlanan kompozit nanopartiküllerin morfolojik özellikleri Taramalı ve Geçirimli Elektron mikroskobu (SEM, TEM) ile analiz edilmiştir. Kimyasal özellikleri ise Dinamik Işık Saçılımı (DLS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Enerji Dağılımlı X-Ray Analizi (EDX), Matriks ile Desteklenmiş Lazer Desorpsiyon/İyonizasyon Kütle Spektroskopisi (MALDI-TOF MS) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) tekniği ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın son basamağında MMT-HSA kompozit nanopartiküllerin kanserli hücrelerle olan etkileşimleri incelenmiştir. Bu amaçla etken madde olarak, saponin (SAP) kanser hücreleri üzerinde sitostatik ve sitotoksik etkilere sahip olmasından dolayı tercih edilmiştir. Bu amaçla kompozit nanopartiküllerin kolon kanseri hücre hattı (DLD-1) üzerinde sitotoksik etkinliği belirlenmesi için gerçek zamanlı hücre analizi (RTCA) ve nitel ve nicel hücre alım çalışmaları için konfokal lazer taramalı mikroskop (CLSM) ve fluorometre çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen bulgular sonucunda, literatürde ilk defa sentezlenen MMT-HSA kompozit nanopartiküllerin kontrollü ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanımının ümit vaad ettiği görülmüştür.
Siklodekstrin nanopartiküllerin sitotoksik etki mekanizmasının aydınlatılmasında biyoenformatik yaklaşımlar
Bu tez çalışmasında amaç, daha önceden üretilmiş farklı kimyasal yapılara ve yüzey yüklerine sahip amfifilik siklodekstrin nanopartiküllerin kanser hücreleri üzerine sitotoksik etki mekanizmasının metabolomik çalışmalar sonucu gerçekleştirilecek farklı biyoenformatik yaklaşımlarla tespit edilmesidir. MDA-MB-231 meme kanseri hücre hatları, ilaç taşıyıcı sistem olarak önerilmiş siklodekstrin nanopartiküller ile işlem görmüş ve hücre çoğalmasını önleyici etkinin (antiproliferatif etki) en yüksek miktarda gözlendiği nanopartikül ve doz üzerinden çalışılmıştır. Çoğalmanın siklodekstrin nanopartikül ile önlendiği hücre hatları işlem görmüş hücre hatları olarak kullanılmış ve T grubu şeklinde isimlendirilmiştir. Hiçbir şekilde nanopartiküllerle işlem görmeden çoğalmanın önlenmediği grup ise kontrol grubu olarak kullanılmış ve C grubu şeklinde isimlendirilmiştir. T ve C gruplarından elde edilen hücreden arındırılmış lizat çözeltisinden sitozolik fraksiyonlar elde edilmiş ve bu fraksiyonların metabolit profillemesi amacıyla sıvı kromatografisi kütle spektrometrisi (LC-MS) bazlı metabolomik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Metabolit profilleme sonucu herhangi bir şekilde kanser ilacı taşımayan siklodekstrin nanopartiküllerin etkisi ile çoğalmanın önlendiği gruplar (T grupları) ile kontrol grupları (C grupları) arasında metabolom düzeylerindeki değişmeler karşılaştırılmıştır. LC-MS yöntemiyle elde edilen ham verinin içerisinden metabolitlerin bulunarak profillenmesi (tanımlanması) ve T ile C grupları için miktarlarının karşılaştırılması ancak uygun yazılım ve veribankası desteği ile mümkündür. Bu amaçla farklı biyoenformatik yaklaşımlar denenmiş ve metabolit profillemede R programlama dili altında çalışan serbest erişimli bir platorm olan XCMS'in CentWave ve MatchedFilter algoritmaları ile metabolitlere ait pikler tanımlanmaya çalışılmıştır. Bununla birlikte Human Metabolome Database (HMDB) ve Metlin Database veribankaları kullanılarak ortak bulunan metabolit pikleri birbiri ile karşılaştırılmıştır. Ham verilerin değerlendirilmesinde, XCMS Centwave algoritması ve MatchedFilter algoritmasının kesişim kümesi MetaboAnalyst ile ilişkilendirilmiştir. Metabolit profilleme sonucu T ve C grupları için farklılaşan en yüksek miktarda metabolit teşhis edilmiştir. Elde edilen veriler siklodekstrin nanopartiküllerin kanser hücreleri üzerine sitotoksik etki mekanizmasının aydınlatılmasında kullanılmıştır.
Elektrokimyasal yöntemle grafen nanoşerit esaslı cam fiber-karbon platform üzerinde triklosan tayini
Karbon malzemeler, karbonun sahip olduğu benzersiz özellikler nedeniyle sağlık, tekstil, ve elektronik gibi birçok farklı alanda yaygın kullanıma sahiptir. Kömür katranı da ekonomik olması ve yüksek miktarda karbon içermesi nedeniyle karbon malzemeler için öncü kabul edilmektedir. Bu çalışma kapsamında çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve karbon nanotüplerin kimyasal oksidasyonu sonucunda elde edilen grafen nanoşeritler (GNR) cam fiber - kömür katranı karışımı içerisine dop edilmiştir. Örneklerin yapısal ve elektriksel özelliklerinin anlaşılabilmesi için X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), taramalı elektron mikroskobisi (SEM), Raman spektroskopisi, dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Karakterizasyon sonucu cam fiber–kömür katranı karışımı içerisine grafen nanoşerit dop edilmesi ile üretilen örneğin (GF-CTP-GNR) yapısında oksitlenmiş karbon türlerinin varlığı ve GF-CTP-GNR'nin diğer örneklere göre daha düzensiz yapıda olduğu tespit edilmiştir. Karakterizasyon işlemlerinin ardından üretilen malzemeler preslenerek disk elektrot haline getirilmiş ve bu elektrotların triklosan tayininde kullanılabilirliği test edilmiştir. Elde edilen karakterizasyon verileri ışığında performansı en yüksek elektrotun GF-CTP-GNR olduğu belirlenmiştir. Performansı en yüksek elektrot üzerinde gerçek numune analizi yapılmıştır. Gerçek numune olarak dört farklı çeşme suyu kullanılmış ve geliştirilen yöntemin doğruluğu ve kesinliği test edilmiştir. Elde edilen veriler grafen nanoşerit katkılı elektrotun doğruluk ve kesinliğinin yüksek olduğunu göstermiştir.
GaN ince filmlerin ESR spektroskopisi ile incelenmesi
Bu tez çalışmasında; günümüzde özellikle elektronik sektöründe yaygın olarak kullanılan Galyum Nitrür (GaN) örneğinin karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. GaN epitaksiyel yapıları, farklı üretim koşullarının sonucu olarak farklı seviyelerde karbon katkılanarak üretilmektedir ve örneklerin içerdikleri karbon oranı arttıkça elektriksel özelliklerinin iyileştiği bilinmektedir. Tez çalışması süresince, farklı karbon miktarları içeren GaN örneklerinin manyetik, yapısal, optik özelliklerini irdelemek amacıyla X-Işını Kırınımmetresi (XRD), ESR, Fotolüminesans (PL), İkincil İyon Kütle Spektroskopisi (SIMS) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen deneysel bulgular ile büyütülen GaN örneklerindeki karbon miktarı arasındaki ilişki değerlendirilmiştir. Bu çalışmalara ek olarak hasar/kusur durumunun, üç farklı seviyede karbon katkısı bulunan GaN örnekleri kullanılarak üretilen transistörlerin, fabrikasyon adımlarına bağımlılıkları da irdelenmiştir. XRD bulgularından, GaN epitaksiyel yapısı içerisine katkılanan karbon ile ilgili bilgi edinilmiştir. ESR bulguları, GaN epitaksiyel yapısındaki hasar merkezleri hakkında bilgi vermiştir. Aşındırma gücünün ESR sinyal şiddetini arttırdığı, tavlama süresinin ise ESR sinyal şiddetinde azalmaya neden olduğu görülmüştür. PL sonuçları, karbon katkılı GaN epitaksiyel yapısının 2,2 eV'da yayınım bandı verdiğini göstermiştir. AFM sonuçları, örneklerin içerdiği karbon miktarı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün arttığını göstermiştir. SIMS sonuçları, GaN epitaksiyel yapısına katkılanmış karbon miktarları hakkında nicel bilgi vermiştir.
Glukozamin (GA) bağlı hyaluronik asit (HA) nanopartiküllerin (GA-nHA) geliştirilerek yapısal özelliklerinin belirlenmesi ve ın vıtro hücre kültüründeki etkilerinin araştırılması
Osteoartrit (OA) eklemde ağrı, hareket kısıtlılığı, deformite ve tedavi edilmediği taktirde sakatlığa ve ölüme yol açabilen eklem hastalığıdır. Hastalığın seyrini değiştiren glukozamin (GA) ve kondroitin sülfat (KS)'ın eklem kıkırdağını besleyen sinovyal sıvıya nasıl ulaştığı ve etkisini nasıl gösterdiği az bilinir. Çalışmanın araştırma soruları; (1) Hyaluronik asit (HA) nanopartikül (nHA) şeklinde geliştirilerek eklem içinde kontrollü ilaç salım sistemi olarak kullanılabilir mi? (2) GA, nHA kullanılarak eklem içine taşınabilir mi? (3) GA'lar nHA'lardan kontrollü bir şekilde salınır mı? (4) GA-nHA hücre yapışması ve çoğalmasını arttırabilir mi? (5) GA-nHA'lar kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin (Kİ-MKH) kıkırdak hücresine farklılaşmasına pozitif yönde etki eder mi? (6) GA-nHA'lar sağlıklı ve OA'lı insan kıkırdak hücrelerinin ekstraselüler matriks sentezini artırıp OA işaretlerini azaltır mı? nHA üretildikten sonra yapısal özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Dinamik Işık Saçılımı (DLS) ve Nükleer Manyetik Rezonans (¹H NMR) ile belirlenmiştir. nHA'ya GA ve KS bağlandıktan sonra bu moleküllerin salımı Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) ile ölçülmüştür. KS'in nHA'dan salınmadığı görüldüğü için deneyler GA ile sürdürülmüştür. 1, 10 ve 100 µg/ml GAnHA'ların kondrosarkoma (SW-1353) hücreleri üzerindeki etkisi WST-1 hücre ii proliferasyon testi ile ölçülmüştür. GA-nHA'nın Kİ-MKH üzerindeki erken kondrojenik farklılaşma işaretlerinden SRY-Box-9 (SOX-9) ve kıkırdak oligomerik matriks proteini (COMP) ifadelerinin üzerine etkisini ölçmek için RT-PCR yapılmıştır. GA-nHA'ların sağlıklı ve OA'lı kondrositler üzerindeki ekstraselüler matriks işaretleri olan tip II kollajen (COL2A1) ve COMP üzerine etkisi ve OA işareti olan matriks metalloproteinaz-13 (MMP-13) üzerindeki etkisi ise yine RTPCR ile değerlendirilmiştir. ¹H NMR sonuçlarındaki 0.6-5.0 ppm arasındaki pikler nHA'ların başarılı bir şekilde sentezlendiğini, SEM ve DLS sonuçları ise partiküllerin 200-600 nm boyutları arasında homojen dağıldığını göstermektedir. HPLC ile ölçülen salım sonuçlarıyla GA'ların nHA'lardan 21 günde %20 oranında salım yaptığı belirlenmiştir. WST-1 proliferasyon testi sonuçlarına göre GA-nHA'nın üç dozu da hücre proliferasyonunu kontrol grubuna göre anlamlı olarak artırmamıştır. Ancak, GA'yı tek başına hücrelere uygulamanın kontrol grubuna göre anlamlı olarak proliferasyonu artırdığını göstermiştir. GA-nHA kondrojenik farklılaşma işaretleri olan SOX-9 ve COMP ifadesini anlamlı olarak değiştirmemiştir. OA'lı kondrositlerde 1 µg/ml GA-nHA MMP-13 seviyesini düşürmüş, 10 µg/ml GA-nHA uygulaması ise MMP-13 seviyesini düşürürken COMP ve COL2A1 seviyelerinde artışa neden olmuş ancak istatistiksel fark bulunmamıştır. Sağlıklı kondrositlerde ise üç dozda GA-nHA uygulaması kontrol grubu ile karşılaştırıldığında MMP-13 ifadesini baskılamış ancak bu da istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Tek başına GA uygulandığında ise MMP-13 seviyesi anlamlı olarak düşmüş , farklılaşma işareti olan COMP seviyesini ise anlamlı olarak yükseltmiştir. Tek başına 10 µg/ml HA uygulaması sağlıklı kondrositlerin COMP ve COL2A1 seviyesinde artış sağlasa da yine kontrol grubu ile istatistiksel olarak anlamlı fark yoktur. GA-nHA'ların hücre proliferasyonuna ve Kİ-MKH'lerin kondrojenik farklılaşmasında bir etkisi olmamakla beraber OA'lı kondrositlerde MMP-13 ifadesini düşürdüğü, COMP ve COL2A1 seviyesini artırdığı görülmüştür. Sonuçlar istatistiksel olarak anlamlı olmasa da klinik olarak anlamlı olduğu düşünülmektedir. GA ve HA'yı tek başına uygulamalarda bazı olumlu sonuçlara ulaşmamız, GA-nHA'nın nanopartikül formunda hücrenin kullanamayacağı bir forma getirilmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. GA-nHA'ların OA tedavisinde etkili bir yöntem olup olmadığının belirlenebilmesi için hücre kültür ortamındaki dinamikleri, hücreye alım, hücrede işlenme mekanizmaları izlenmeli ve hücre kültüründeki etkileri uzun dönemde araştırılmalıdır.
Prostat kanseri biyobelirteçlerinin tayini için nanoplazmonik platformların hassasiyetinin arttırılması
Vücut sıvılarından kanser biyobelirteçlerinin tayini erken teşhis açısından büyük önem taşımaktadır. Lokalize yüzey plazmon rezonans (LSPR) bazlı sistemler hiçbir işaretleyici ajana gerek duymadan ultra-düşük (ag/mL) konsantrasyonlarda biyomoleküllerin tayininde kullanılan en güçlü optik biyosensör sistemleridir. Bu avantajlarına rağmen birçok biyomolekül için tespit limitleri istenilen seviyelerde değildir. Özellikle düşük moleküler ağırlına sahip belirteçler tespit edilememektedir. Bu tez çalışmasının amacı nanoplazmonik platformların hassiyetinin arttırılması ve düşük molekül ağırlıklı belirteçlerin tayini için altın nanopartiküllerin dinamik koşullarda (mikroakışkan platformlarda) "in-situ" olarak büyütürek plazmonik eşleşmelerin arttırılması ve böylece hassasiyeti arttırılmış, kolay ve maliyetsiz nanoplazmonik platformlar geliştirmektir. Tezin ilk bölümünde altın nanopartiküllerin elektrik alan etkileşimlerinin teorik analizleri yapılarak daha hassas bir ölçüm için en uygun altın nanopartikül boyutu ve konfigürasyonu incelenmiştir. Bu amaçla farklı partikül boyutuna sahip altın nanopartiküllerin (20, 50, 80 ve 100 nm) Mie teorisi yöntemi kullanılarak altın nanopartiküllerin yüzeylerinde meydana gelen elektrik alanlar incelenmiş ve en yüksek elektrik alan oluşturan nanopartikül boyutunun 50 nm olduğu bulunmuştur. Daha sonra 50 nm partikül boyutuna sahip altın nanopartikülün ikili, üçlü ve dörtlü dizileri oluşturulmuş en yüksek elektrik alan arttırımının 40.85 V/m ile dörtlü nanopartikül dizisinde olduğu ve 11.10 artış faktorüne (enhancement factor) sahip olduğu gösterilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde ise elde edilen teorik veriler ışığında farklı partikül boyutuna sahip altın nanopartiküllerin polistiren (PS) yüzeylere polietilenimin (PEI) aracılığıyla immobilize edilerek yüzeylerin nanoplazmonik özellikleri incelenmiş ve nanoplazmonik yüzeylerin en keskin LSPR sinyalini 548±1.5 nm ile 1 mg/mL PEI ile immobilize edildiği yüzeylerin gösterdiği bulunmuştur. Tezin üçüncü bölümünde ise nanoplazmonik platformların hassasiyetinin arttırılması için maliyetsiz yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde PS yüzeye immobilize edilmiş altın nanopartiküller (50 nm) mikroakışkan platformlara entegre edilerek statik ve farklı akış rejimleri gösteren dinamik ortamlarda (laminar ve türbülans akış) "in-situ" olarak büyütülmüştür. Laminar ve türbülans akış rejiminin olduğu mikroakışkan çiplerde altın nanopartiküller artan LSPR sinyaliyle birlikte PS yüzeylerde daha homojen büyüdüğü ve tek sıra halinde diziler oluştuğu gözlenmiştir. "In-situ" partikül büyümelerinden sonra yüzeye başlangıçta 50 nm olarak immobilize edilen altın nanopartiküller statik ortam, laminar akış ve türbülans akış ortamlarında sırasıyla 110±14, 123±12 ve 175±6 ortalama partikül boyutuna ulaşmıştır. Ayrıca "in-situ" partikül büyütmelerinden sonra türbülans "in-situ" nanoplazmonik yüzeylerin LSPR sinyallerindeki sönüm yoğunluklarında 3 kata kadar artışla beraber maksimum dalga boyunda anlamlı kaymalar (kırmızı) gözlemlenmiştir. Tezin son bölümünde ise farklı molekül ağırlığına sahip prostat kanser biyobelirteçleri (BSA (66 kDa), TGF-β1 (12.8 kDa) ve BMP-2 (13 kDa) standart, statik (in-situ) ve türbülans (in-situ) nanoplazmonik yüzeylerde analiz edilmiştir. Türbülans (in-situ) nanoplazmonik yüzeylerin yüksek (BSA) ve düşük molekül ağırlıklı (TGF-β1 ve BMP-2) prostat kanseri biyobelirteçlerinin tayininde 1 pg/mL konsantrasyonundan itibaren standart olarak hazırlanan nanoplazmonik yüzeyler ve statik (in-situ) nanoplazmonik yüzeylere göre daha hassas olduğu gösterilmiştir. Bu sonuçlar, mikroçip içine entegre edilmiş nanoplazmonik platformun güvenilir, doğru, tekrarlanabilir ve uygulanabilir olduğunu göstermiştir.
Donepezil yüklü nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemlerin hazırlanması ve in vitro değerlendirilmesi
Günümüzde dünya çapında yaklaşık 46 milyon demanslı bulunmaktadır. Hastalığın nedeni bilinmemektedir ve günümüzde dejeneratif prosesi durduracak ya da yavaşlatacak bir tedavi yöntemi yoktur.1 Ancak kullanılan semptomatik tedavi yaklaşımları ile temel olarak hastanın yaşam kalitesini arttırmak, hastalığın bilişsel fonksiyonlarını iyileştirmek, duygusal ve mental değişiklikleri kontrol altında tutmak amaçlanmaktadır.2 Donepezil, Alzheimer Hastalığı tedavisinde kullanılan reversibl bir kolinesteraz inhibitörüdür. Kolinerjik sistem öğrenme, hafıza ve Alzheimer Hastalığı' nda kolinerjik disfonksiyondan kaynaklanan şiddetli hafıza bozukluklarında önemli bir rol oynamaktadır.3 Geleneksel taşıma mekanizmalarındaki yetersizlik nedeniyle ilaç moleküllerinin kan beyin bariyerini geçebilmesi için kan beyin bariyerinin osmotik olarak açılması ya da ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi gibi yeni stratejilere ihtiyaç duyulmaktadır. Kan beyin bariyerini atlatan girişimsel teknikler arasında ilaç taşıyıcı nanoboyutlu sistemlerin kullanımı ve intranazal yol bulunmaktadır.1 Polimerik nanopartiküller nanometrik boyutlarıyla ilaçları in vitro ve in vivo bozunmadan korurlar, ilacı kontrollü bir şekilde salabilirler ve ilaç hedeflendirme olasılığı sunarlar. 4 Bu çalışmada, Donepezil etken maddesi yüklü PLGA nanopartikülleri çözücü buharlaştırma tekniği ile hazırlanmıştır. Nanopartikül hazırlanması için birden fazla teknik denenmiş ve bu tekniklerin nanopartikülleri hazırlamadaki etkinlikleri gözlemlenmiştir. Donepezil etken maddesi yüklü PLGA nanopartiküllerini hazırlamak için belirlenen optimum teknikte partikül boyutunu etkileyen parametreler incelenmiştir. Hazırlanan nanopartiküllerin karakterizasyonu için HPLC, FTIR, partikül boyutu ölçümleri gerçekleştirilmiş, partikül hazırlama verimi, enkapsülasyon etkinliği ve yüklenme oranları hesaplanmıştır. Ayrıca Donepezil etken maddesinin HPLC metodu ile tayin edilebilmesi için analitik metot geliştirilmiş ve doğruluğu kanıtlanmıştır.
Arsenik baskılanmış manyetik nanopartiküllerin üretimi
Arseniğin (As) (atom numarası 33), doğada 74.9 bağıl kütle birimine sahip tek bir kararlı izotopu bulunur. Arsenik -3, 0, +3 ve +5 olmak üzere 4 oksidasyon derecesine sahiptir. Genel olarak inorganik arsenik bileşikleri, organik (organoarsenik) olanlara göre daha zehirlidir. Tuzları sırasıyla arsenitler [As(III)] ve arsenetler [As(V)] olarak adlandırılır. Arseniğin en toksik formu As(III) aynı zamanda sularda en fazla bulunan formudur. Arsenik deri, solunum sistemi, kardiyovasküler, üreme, sindirim, sinir ve bağışıklık sistemi üzerinde yıkıcı etkiler yapabilmektedir. İnorganik arsenik, Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı ve Birleşik Devletler Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından tescilli kanserojen olarak kategorize edilmiştir. Avrupa Birliği'nde, içme suyunda maksimum kabul edilebilir arsenik derişimi, 10 µg/L olarak belirlenmiştir (98/83/EC). EPA ise içme sularında arsenik limitinin 5 µg/L olmasını önermektedir. Ülkemizde 2005 yılında "İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik" ile yapılan yeni düzenlemede içme sularında izin verilen arsenik derişimi 50 µg/L'den 10 µg/L'ye indirilmiştir (R.G. tarih:17.02.2005 ve sayı:25730). Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından yayınlanan TS 266:2005 "Sular-İnsani Tüketim Amaçlı Sular" standardında da arsenik limiti 10 µg/L olarak belirlenmiştir. Moleküler baskılama tekniği, bir kalıp molekülü etrafında fonksiyonel monomerlerin kovalent veya non-kovalent etkileşimlerle düzenlenmesi ve sonrasında uygun bir işlem süreci ile kimyasal fonksiyona sahip katı malzemelerin oluşturulmasını amaçlamaktadır. İşlem sonrasında kalıp molekülün uzaklaştırılması ile yapıda kalıp molekülüne özgü oyuk bölgeler oluşmakta ve ayırma, kimyasal tayin ve kataliz gibi işlemler için ideal bir malzeme elde edilmektedir. Moleküler baskılanmış polimerler (MIP), dış etkilere karşı fiziksel ve kimyasal kararlılığı oldukça yüksek polimerlerdir. Moleküler baskılamada, partiküllerin boyutça büyük olması iç kısımlarda da baskılanmış bölgelerin oluşmasına sebep olmaktadır. Bu durum molekülün yapıdan uzaklaştırılması açısından zorluk yaratarak adsorpsiyon kapasitesi ve hızını düşüren bir sorun oluşturmaktadır. Nanoteknoloji moleküler baskılanmanın bu problemlerine çözümler sunmaktadır. Bu çözümlerden en kabul görenlerden biri de nanopartiküllerin yüzeyine baskılamadır. Nanopartiküller yüksek yüzey alanı/hacim oranına sahiptir ve nanopartiküllerin potansiyeli ve özellikleri farklı moleküllerle yapılan yüzey modifikasyonu ile ciddi anlamda artırılabilmektedir. Manyetik malzemelerin kullanımı pratikte onların manyetiklik, morfoloji, şekil, boyut, polidispersite gibi özelliklerine bağlıdır. Gerek kesikli gerekse sürekli ayırma işlemlerinde kolay kullanım açısından avantajlar sağlarlar. Manyetik ayırma teknikleri standart ayırma teknikleriyle karşılaştırıldığında birtakım avantajlara sahiptir. Ayırma işleminin tüm basamakları sadece tek bir deney tüpünde gerçekleşebilmektedir. Ayırma işlemi doğrudan askıda kalmış katı malzeme içeren ham numunelerde gerçekleştirilebilir. Bu çalışmada, arseniğin sulu çözeltiden ve yüzey sularından etkili bir şekilde ayrılması için manyetik eşboyutlu nanopartiküllerin hazırlanması amaçlanmıştır. Hazırlanan iyon baskılanmış manyetik nanopartiküller, zeta boyut analizi, taramalı elektron mikroskobu, FTIR, NMR, Raman ve Elementel analiz yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Arsenik iyonları baskılanmış manyetik nanopartiküller, sulu ortamdan arsenik iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılmıştır. Adsorpsiyona etki eden faktörler (iyon derişimlerinde, pH, sıcaklıklarda, yarışmacı iyon vb) incelenerek, arsenik uzaklaştırılması için gerekli olan şartların optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. As(III) ve As(V) iyon derişimleri, etkileşik çiftlenmiş plazmalı kütle spektroskopisi (ICP-MS) yöntemi ile belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında hazırlanan As(III) ve As(V) iyonlarının doğal su örneklerinden uzaklaştırılması gerçekleştirilmiştir.
Farklı nanopartiküller kullanılarak bakteri tayinine yönelik gradient yöntemi geliştirilmesi
Günümüzde etiketsiz, kolay uygulanabilen, düşük maliyetli ve kısa sürede sonuç veren analiz yöntemlerinin geliştirilmesi büyük önem kazanmıştır. Bu çalışmada patojenik bakteri tayinine yönelik olarak, kolay uygulanabilir ve düşük maliyetli olan nanopartikül temelli yoğunluk gradient yönteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, immünolojik etkileşim sonrası bağlanmayan bakteriler, bakteri yakalayan nanopartiküller ve bakteriye bağlanmadan kalan nanopartikül-antibadi çiftleri yoğunluklarına ve boyutlarına bağlı olarak yoğunluk gradienti içerisinde farklı fazlarda toplanmıştır. Fazların optik yoğunluk değişimlerin takibi için basit ve düşük maliyetli bir optik düzenek kullanılmış, veriler MatLab yazılımı ile grafiksel olarak bilgisayarda işlenmiştir. Biyoanaliz yöntemlerinde sıklıkla kullanılan nanopartiküllerden; altın nanopartiküller, manyetik nanopartiküller, kuantum noktalar ve karbon nanokürelerin kullanımıyla sükroz gradientinde bakteri-partikül bandı oluşumu ve bant değişimlerinin detaylı olarak anlaşılması için ön çalışmalar yapılmıştır. Nanopartikül ve bakteri-nanopartikül fazlarının incelenmesi için bölgesel santrifüj prensibinin kullanılması uygun bulunmuştur. Partikül hacmi, tek faz ve iki faz gradient etkisi, çözelti konsantrasyonları ve hacmi, tampon çözeltinin etkisi gibi band oluşumunu etkileyen gradient parametreleri ayrı ayrı incelenmiştir. Nanopartiküllerin karakterizasyonu için TEM ve UV-Vis spektroskopisi kullanılmıştır. Ayrıca kuantum noktaların karakterizasyonu için floresans spektroskopisi, karbon nanokürelerin yüzey karakterizasyonu için FTIR-ATR kullanılmıştır. Gradientteki bantlardan çekilen örneklerden katı besiyerinde koloni sayımı yapılmış, partiküllerin hedefe özgü olan ve olmayan etkileşimlerde bakteri bağlama verimlilikleri hesaplanmıştır. Hedefe özgü olmayan etkileşimlerde bakteri miktarına bağlı olarak, kuantum nokta bantlarının göç mesafeleri ve CNP bantlarının alt sınır değerlerinin değişimi takip edilmiştir. Hedefe özgü etkileşimlerde ise bakteri-NP fazlarının ortalama optik yoğunluk değerinde bakteri miktarıyla orantılı değişim görülmüştür. Sistem CNPler ile kalibre edildikten sonra gerçek örneklerde analiz için hazır hale gelmiştir. Geliştirilen yöntem ile sütte Escherichia coli tayini yapılmıştır. Yöntemin tespit limiti ve tayin limiti sırasıyla 8 ve 28 kob/ml olarak belirlenmiştir. Enterobacter aerogenes çalışmalarıyla yönteminin seçiciliği ispatlanmıştır. Sonuç olarak, hemen her laboratuvarda kolaylıkla bulunan santrifüj cihazı ve cep telefonu kamerası kullanılarak basit bir düzenekle, hızlı ve hassas bakteri teşhisi yapılabileceği gösterilmiştir. Patojenik bakteri teşhisi için bakteri-NP faz takibine dayanan bu yöntem literatürdeki santrifüj çalışmalarına da yenilikçi bir yaklaşım getirmiştir. Geliştirilen bu yöntem; düşük maliyetli oluşu, kolay uygulanabilnmesi, işlem basamaklarını azaltarak kısa sürede sonuç verebilmesi nedeniyle literatürdeki yöntemlere alternatif oluşturmuştur.
Nanoboyutlu polimerik miseller sistemler ile gen tedavisine yönelik yaklaşımlar
Gen tedavisi, genetik kaynaklı pek çok hastalığın tedavisinde son zamanlarda oldukça ilgi gören etkili bir tedavi yöntemidir. Gen tedavisinin başarısı, terapötik genin hedef dokuya ya da hücreye en güvenli ve başarılı bir şekilde aktarımı için verimli bir taşıyıcının geliştirilmesine bağlıdır. Son zamanlarda viral olmayan taşıyıcı sistemler arasında özellikle katyonik polimerlere dayanan polimerik sistemler biyomedikal uygulamalarda oldukça dikkat çekmektedir. Bu düşünceden yola çıkarak tez çalışmamızda, meme kanserinin apoptotik gen ile tedavisinde kullanılan terapötik BikDD geninin meme kanseri hücrelerine başarılı bir şekilde aktarımı için biyouyumlu ve biyoparçalanır PEtOx tabanlı yeni bir blok kopolimer sentezi ile etkin bir nanotaşıyıcı sistemin hazırlanması, hazırlanan bu taşıyıcı sistemin yüksek verimlilik ile MCF-7 ve MDA-MB-468 olmak üzere iki farklı meme kanser hücrelerine aktarılması ve in vitro hücresel etkinliğinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmamızda küçük boyut, biyouyumluluk, yüksek yapısal stabilite, kanda uzun kalış süresi ve ayarlanabilir amfifilik özellikleri ile umut verici gen taşınma ajanları arasında yer almakta olan katyonik yapıda polimerik miseller kullanılmıştır. PEtOx tabanlı blok kopolimerler ile uygun misel formülasyonlarının üretimi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Tez çalışmamızda, biyouyumlu ve biyoparçalanır özellikteki PEtOx polimeri misel formülasyonlarının hidrofilik bloğunu oluşturmak için kullanılmış olup, görünmez özellikteki Poli(etilen glikol)(PEG) polimerine yeni bir alternatif ajan olarak önerilmiştir. Poli(2-etil-2-oksazolin) (PEtOx)'un iki farklı oranda (%30 ve %60) kısmi hidrolizi ile elde edilen pozitif yük kaynağı lineer Poli(etilenimin)(PEI) içeren PEtOx-ko-PEI-b-PCL katyonik kopolimerler ile hazırlanan misellerin fizikokimyasal özellikleri açısından karşılaştırılması yapılmıştır. Lineer PEI'nin toksisite gibi çeşitli dezavantajlarının, çalışmamızda blok kopolimerin üretim metoduna bağlı olarak azaltılması ve PEI'in pozitif yükünden yararlanarak DNA ile sıkı kompleks oluşumu amaçlanmıştır.İki farklı hidroliz derecesinde PEI içeren blok kopolimerlerden hazırlanan bu misellerin terapötik BikDD geni ile misel/gen kompleksleri hazırlanmış ve bu komplekslerin karakterizasyonları, stabilite çalışmaları, in vitro hücre canlılık analizleri, gen aktarım etkinlikleri, gen ekspresyon analizleri ve BikDD geni kaynaklı apoptotik ölüm etkinlikleri karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Bu iki farklı hidroliz derecesindeki miseller arasından %60 hidroliz derecesindeki (PPP60) miseller ile MCF-7 hücrelerinde %40 oranında apoptoz kaynaklı yüksek hücresel ölüm ve düşük sitotoksisite elde edilmiştir. Ayrıca, PPP30 miseller sistemler ile kıyaslandığında MCF-7 hücrelerine yaklaşık 6 kat daha yüksek transfeksiyon etkinliği ile aktarım tespit edilmiştir. Sonuçlar hidroliz derecesinin artmasına bağlı olarak miseller sistemlerin etkinliğinin arttığını göstermiştir. Bu tez çalışması kapsamında elde edilen tüm sonuçlar, PEtOx tabanlı blok kopolimerler ile hazırlanan yeni miseller sistemlerin, meme kanserinin apoptotik gen tedavisinde ortaya koydukları başarılı sonuçları ile etkin taşıyıcı sistemler olduğunu göstermiştir. Özellikle PPP60 misel/BikDD gen formülasyonu düşük boyutu, dar polidispersite aralığı, yüksek pozitif yükü, etkili DNAz-I ve serum stabilitesi, yüksek gen kondanse etme kapasitesi, sağlıklı hücrelerdeki biyouyumluluğu, yüksek transfeksiyon etkinliği, hücre içi ekspresyonu ve apoptozu indükleyici özellikleri ile en etkili formülasyon olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, PEtOx'un kısmi hidrolizi ile sentezlenen PEI içeren blok kopolimerden yeni bir viral olmayan gen taşıyıcı miseller sistemin hazırlanması ve kanserin apoptotik gen tedavisinde terapötik gen aktarımının araştırılmasına yönelik olarak yapılmış ilk çalışma olup tezin özgün değerini oluşturmuştur. Elde edilen sonuçlar bu konuda literatüre katkıda bulunmuştur.
Kompozit formda monodispers gözenekli mikrokürelerin sentezi ve boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanımı
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, kompozit formda metal oksit bazlı eş boyutlu ve gözenekli mikrokürelerin sentezi için çok basamaklı hidroliz-kondenzasyon yöntemi geliştirilmiş ve bu mikrokürelerin boya duyarlı güneş hücrelerinde elektron transfer ortamı olarak kullanımıyla hücrelerin verim davranışları incelenmiştir. Eş boyutlu ve gözenekli silisyum dioksit (SiO2), titanyum dioksit (TiO2) ve seryum dioksit (CeO2) partiküllerinin ardından metal kompozitler olarak; titanyum dioksit katkılanmış silisyum dioksit (TiO2@SiO2), seryum dioksit katkılanmış silisyum dioksit (CeO2@SiO2), seryum dioksit katkılanmış titanyum dioksit (CeO2@TiO2) mikrokürelerinin farklı katkılama oranları ile sentezi yapılmıştır. Bu mikroküreler boya duyarlı güneş hücrelerinin anot olarak davranış gösteren çalışan elektrotuna bir tabaka halinde ayrı ayrı sürülerek yarı-iletken bir katman oluşturulmuştur. Bu mikrokürelerin yanında, sentezlenen TiO2 ve CeO2 mikroküreler ayrı ayrı TiO2 nanoküreler ile farklı oranlarda karıştırılarak güneş hücrelerinde yarı-iletken olarak kullanılmıştır. Güneş hücresindeki akımın oluşmasında elektron sağlayıcı Rutenyum bazlı N-719 boya ve elektrolit olarak Tri-iyodür/İyodür (I-3 / I-) redoks çifti kullanılmıştır. Yapılan performans ölçümlerinde enerji dönüşüm verimleri, TiO2 için 1.06, CeO2 için 0.025, TiO2@SiO2 'nin sırasıyla tek ve çift yüklemeleri için 0.023 ve 0.043 olarak ölçülmüştür. CeO2@SiO2 'nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.015, 0.064, 0.031, CeO2@TiO2 'nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.017, 0.2 ve 0.01 değerleri elde edişllmiştir. Öte yandan, ikinci bir deney seti olarak, TiO2 ve CeO2 mikroküreler farklı ağırlık yüzdelerinde ayrı ayrı TiO2 nanokürelere eklenerek boya duyarlı güneş hücrelerine yarı-iletken tabaka olarak uygulanmış ve verim değerleri karşılaştırılmıştır. TiO2 mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10, %20, %50 oranlarında TiO2 nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri sırasıyla; 0.044, 0.019, 0.150, 0.610 ve 0.60 olarak ortaya çıkmıştır. CeO2 mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10, %20, %50 oranlarında TiO2 nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri sırasıyla; 0.130, 0.10, 0.017, 0.005 ve 0.037 olarak bulunmuştur. Sentezlenmiş eş boyutlu, ve gözenekli TiO2 ve SiO2 metal kompozitleri ile gözenekli CeO2 mikroküreler literatürde ilk kez boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanılmıştır. Ayrıca, ağırlıkça farklı oranlarda TiO2 ve CeO2 mikrokürelerinin TiO2 nanokürelere eklenmesi ile oluşturulan karışımlar güneş hücrelerinde kullanılması çalışmanın literatüre diğer bir katkısıdır.