Geri Dön

Biological applications of nanoparticles produced by laser ablation method

Lazer ablasyon yöntemiyle üretilen nanoparçacıkların biyolojik uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 450635
  2. Yazar: CANAN KURŞUNGÖZ
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Darbeli lazer ablasyonu nanoparçacık üretimi için sık kullanılan ve metaller, metal oksitler, nitritler ve yarı iletken nano kristaller gibi birçok farklı malzemenin üretilmesi için uygun bir yöntemdir. Darbeli lazer ablasyonunun diğer nanoparçacık üretim yöntemlerine göre birçok avantajı vardır. Koloidal, saf ve kontaminasyon içermeyen nanoparçacıkların üretimine olanak sağlaması avantajlarından birkaçı olarak sayılabilir. Bu yöntem, hem sıvı hem de hava ortamında çok çeşitli nanoparçacıkların üretilmesi için kullanılmıştır. Ayrıca, hem toz hem de katı hedefler nanoparçacık üretiminde başlangıç materyali olarak kullanılabilirler. Nanopartikül üretimi ve karakterizasyonu bağlamında, indiyum nitrit nanokristal (InN-NC) üretimi için sistematik bir çalışma tamamlandı. Yapılan çalışmada, küçük, altıgen InN-NC'lerinin (<5 nm) etanolde InN toz hedefi kullanılarak darbeli lazer ablasyonu yöntemi ile üretildiği gösterildi. Endüstride lazerle malzeme işlemenin sağlık risklerini ortaya çıkarmak için gerçek zamanlı bir nanoparçacık maruziyet sistemi tasarlanmış ve geliştirilmiştir. çalışmamızda, adölesan sıçanlar gerçek zamanlı maruziyet sisteminde bakır, kalay ve alüminyum nanoparçacıklara (sırasıyla CuNP, SnNP ve AlNP) maruz bırakıldı. Sıçanları lazerle malzeme işleme ortamına maruz bırakarak, bu esnada ortaya çıkan nanoparçacıkların vücuttaki dağılımını göstermeyi amaçladık. Bu amaçla, bu nanoparçacıkların miktarlarını ve özelliklerini belirledik. Ayrıca, bu nanoparçacıkların sıçanların öğrenme-bellekleri ve ruh halleri üzerindeki etkilerini davranışsal testler, elektrofizyolojik ve moleküler yöntemlerle gösterdik. ICP-MS ve TEM analizleri inhalasyon yoluyla vücuda giren nanoparçacıkların sistemik dolaşıma ve farklı beyin bölgeleri de dahil neredeyse tüm organlara ulaştığını ortaya koymuştur. Davranış testleri ve in vivo elektrofizyoloji deneyleri, 3 aylık CuNP, SnNP ve AlNP maruziyetinin, sıçanların öğrenme ve bellek sürecinde herhangi bir değişime yol açmadığını ortaya koymuştur. SnNP ve AlNP'ye maruz bırakılan sıçanlardan alınan hipokampüs örneklerinde, NMDA reseptör alt birimleri olan NMDAR1 ve NMDAR2a'nın ekspresyon seviyelerinin arttığı, CuNP'ye maruz kalan sıçanların hipokampüs örneklerinde ise NMDAR1'in protein seviyesinin azaldığı gösterilmiştir. öte yandan, sıvılarda darbeli lazer ablasyonu yöntemi ile üretilen nanoparçacıkların toksisitesi, hippokampal dilimlerde gümüş nanoparçacıkları (AgNPs) ve in vitro koşullarda SH-SY5Y hücre hattında CuNP, SnNP ve AlNP nanoparçacıkları için araştırılmıştır. çalışmamızda, saf AgNP'lerin hücresel alım mekanizması fagositoz olarak gösterilmiştir. Ayrıca, AgNP'nin hipokampal dilimlerde doz bağımlı toksisiteye yol açtığı belirlenmiştir. Endüstride saf nanoparçacıklarla karşılaşıldığı için lazer ablasyonu nanoparçacık toksisitesini incelemek için oldukça uygun bir yöntemdir. CuNP, SnNP ve AlNP'nin SH-SY5Y hücrelerinde doz bağımlı bir sitotoksiteye yol açtığı gösterilmiştir. Ayrıca, NMDAR alt birimlerinin NMDAR1 ve NMDAR2a mRNA ekspresyonlarının ve NMDAR1 protein seviyelerinin CuNP, SnNP ve AlNP uygulamasından sonra değiştiği gösterilmiştir. Bu çalışmada, literatürde ilk defa, atmosferik ortamdaki lazerle malzeme işleme sırasında üretilen nanoparçacıkların inhalasyon yoluyla vücut içine alındığı gösterilmiştir. Bu nanoparçacıkların akciğer, kalp, karaciğer, böbrek, testis de dahil olmak üzere birçok organa ulaştığı gösterilmiştir. Ayrıca, bu nanoparçacıkların farklı beyin bölgelerinde tespit edilmesi endüstride lazer ile malzeme işleme alanlarında çalışan kişilerin ne kadar büyük risk altında olduğunu ortaya koymaktadır. üç aylık maruziyet sonucunda davranışsal ve elektrofizyolojik değerlendirmede önemli değişiklikler gözlenmemiştir. Ancak, bu nanoparçacıklar nörodejenerasyona neden olduğu gösterilen ağır metallerden oluştuğu için, uzun süreli maruziyetlerde, nanoparçacıkların beyinde birikmesi demans ve zihinsel bozukluklar için yüksek bir risk oluşturabilir.

Özet (Çeviri)

Pulsed laser ablation in liquid (PLAL) is a promising top-down approach for nanoparticle production and it allows production of wide variety of nanoparticles such as metal, metal oxide, nitride and semiconductor nanocrystals. PLAL has numerous advantages compared to other nanoparticle production methods such as successful production of colloidal, pure and contamination-free nanoparticles. Pulsed laser ablation method was used for the production of a number of different nanoparticles both in liquids and gas environments. Moreover, both powder and bulk starting materials were employed for nanoparticle production. In the context of nanoparticle production and characterization, a systematic study for indium nitride nanocrystal (InN-NC) production was completed. The road-map for the production of ultra-small hexagonal InN-NCs (<5 nm in diameter) was demonstrated to be produced from InN powder target in ethanol by using PLAL technique. A real time nanoparticle exposure setup was designed and developed to reveal the health risks of laser material processing in the industry. In our study, adolescent rats were exposed to copper, tin and aluminum nanoparticles (CuNP, SnNP and AlNP, respectively) in the real-time exposure setup. We aimed to demonstrate the distribution of nanoparticles in the body by exposing the rats to the laser material processing environment. For this purpose, we defined the amount and characteristics of nanoparticles released during material processing by laser ablation. We also showed the effect of nanoparticles on learning memory and mood of rats exposed to those nanoparticles via behavioral tests, electrophysiological and molecular methods. ICP-MS and TEM analysis revealed the presence of nanoparticles in almost all organs, including different regions of brain, indicating nanoparticles gained access to systemic circulation by inhalation. Both behavioral tests and in vivo electrophysiology experiments revealed that 3 months of CuNP, SnNP and AlNP exposure did not lead to any alterations in the learning and memory process of the rats. In hippocampi collected from rats exposed to SnNP and AlNP, the expression levels of NMDA receptor subunits, namely NMDAR1 and NMDAR2a, were found to be increased, and the protein levels of NMDAR1 decreased upon CuNP exposure. On the other hand, the toxicity of nanoparticles produced by pulsed laser ablation method in liquids was investigated for silver nanoparticles (AgNPs) in hippocampal slices and CuNP, SnNP and AlNP nanoparticles in SH-SY5Y cell line in in vitro conditions. The cellular uptake mechanism of pure AgNPs was demonstrated as phagocytosis. Furthermore, AgNP led to dose-dependent toxicity in hippocampal slices. laser ablation is a considerably useful method for studying nanoparticle toxicity since it provides pure nanoparticles mimicking the ones encountered in the industry. Finally, it was shown that CuNP, SnNP and AlNP led to a dose-dependent cytotoxicity in SH-SY5Y cells. Moreover, it was shown that NMDAR subunits NMDAR1 and NMDAR2a mRNA expressions and NMDAR1 protein levels were altered after CuNP, SnNP and AlNP administration. This study showed, for the first time in the literature, that the nanoparticles produced during the laser material processing in the atmospheric environment are taken into the body via inhalation. These nanoparticles are distributed to a number of organs including lung, heart, liver, kidney, testis and so on. Moreover, these nanoparticles were detected in different brain regions, which indicates the severity of the risk for the people working in these industrial fields. We did not observe significant alterations in behavioral and electrophysiological evaluations in 3 months. However, in long-term exposures, accumulation of nanoparticles in brain may impose a high risk for dementias and mental disorders since these nanoparticles are made up of heavy metals which were shown to cause neurodegeneration.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    323163

    Femtosaniye lazerle metalik nanoyapıların oluşturulması ve biyolojik uygulamaları

    Formation and biological applications of metallic nanostructures produced by femtosecond laser

    ERHAN AKMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF DEMİR

  2. Tez No

    627279

    Lazer ablasyon tekniği ile üretilen au nanoparçacıklarının sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of au nanoparticle by laser ablation technique

    BARIŞ BAYRAM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMRAN SAĞLAM

  3. Tez No

    844972

    The effect of gold nanoparticles synthesized by green synthesis method on GSK-3 beta mRNA expression in human neuroblastoma cell line

    Yeşil sentez yöntemiyle sentezlenen altın nanopartiküllerin insan nöroblastoma hücre hattında GSK-3 beta mRNA ekspresyonuna etkisi

    FAWZI AL BAJOURY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyomühendislikBahçeşehir Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN BAĞCI

  4. Tez No

    665222

    Bakır ve çinko içeren biyoaktif cam katkılı nanokompozit yapı iskelesi üretimi

    Fabrication of nanocomposite scaffold with copper and zinc doped bioactive glasses

    ZEYNEP ATASAYAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SADRİYE OSKAY

  5. Tez No

    315327

    Langmuir Blodgett assembly of peptide functionalized nanoparticles onto silicatebased surfaces and their characterization

    Peptit ile fonksiyonlandırılmış nanoparçacıkların Langmuir Blodgett yöntemi ile silika tabanlı yüzey üzerine kaplanması ve karakterizasyonu

    NUR MUSTAFAOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN

Geri Dön