Zinpir-1 Ligandı ile fonksiyonlaştırılmış Fe3O4-SiO2-NH2 nanokompozitlerini kullanarak oral prekanser ve oral kanser hastalarının tükürük çinko seviyelerinin belirlenmesi için yeni bir spektroflorometrik yöntemin geliştirilmesi
Development of a new spectrofluorometric method for the detection of salivary zinc levels in oral precancer and oral cancer patients using Fe3O4-SiO2-NH2 nanocomposites functionalized with Zinpyr-1 Ligand
Yazar: ELMAS POLATDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. FATMA DEMİRKAYA MİLOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYRA TUNA YILDIRIM
Atatürk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Analitik kimya = Analytical chemistry ; Kanser hastaları = Cancer patients ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Spektrofluorimetrik yöntem = Spectrofluorumetric method ; Zinpir-1 = Zinpyr-1 ; Çinko = Zinc

Özet:
Amaç: Zn2+ iyonuna duyarlı Zinpir-1 ligandı ile fonksiyonlaştırılmış manyetik ve floresans özelliğe sahip Fe3O4-SiO2-NH2 nanokompozit oluşumuna dayalı yeni bir spektroflorometri yönteminin geliştirilmesi, valide edilmesi ve geliştirilen yöntem ile oral prekanser ve oral kanser hastalarının tükürük çinko seviyesinin belirlenmesi ve karşılaştırılması amaçlanmaktadır. 
Materyal ve Metot: Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpir-1) nanokompoziti sırasıyla Zinpir-1 bileşiğinin, Fe3O4 manyetik nanopartiküllerinin, Fe3O4-SiO2-NH2 amin sonlu silika kaplı manyetik nanopartiküllerinin sentezi ve daha sonra Zn2+ iyonuna duyarlı Zinpir-1 ligandının Fe3O4-SiO2-NH2 nanopartikülüne kovalent bağ ile immobilizasyonu sonucu elde edildi. Sentezlenen bileşiklerin yapısı ve kimyasal bileşimi TEM, XRD ve FT-IR yöntemleri ile belirlendi. 100 mM KCI ve 50 M EDTA içeren Tris-HCl (pH 7.2) tampon çözeltisindeki Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpir-1) nanokompozitine Zn2+ yüklenmesi yapıldı. Spektroflorometri yönteminde eksitasyon ve emisyon maksimumları sırasıyla 490 nm ve 530 nm olarak belirlendi. Floresans şiddeti üzerine zamanın ve diğer metal iyonlarının etkisi incelenerek yöntem optimize edildi. Zn2+, tükürük örneklerinden Fe3O4-SiO2-NH2-Zn(Zinpir-1) nanokompoziti şeklinde manyetik olarak ayrıldı. 
Bulgular: Sentezlenen kırmızı-kahverengi Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpir-1) nanokompozitinin hem manyetik hem de floresans özellik gösterdiği belirlendi. Nanokompozite Zn2+ yüklenmesi ile floresans şiddetinin arttığı tespit edildi. Zn2+ ve Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpir-1) nanokompozitinin etkileşim süresi 20 dakika olarak belirlendi. Hem standart hem de yapay tükürük çözeltileri için 20 ile 160 ng/mL derişim aralığında kalibrayon eğrileri çizildi. Geliştirilen yöntemin geçerlilik testleri yapıldı. Standart ve yapay tükürük çözeltilerinde yapılan analizlerde LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 5.04 ile 5.89 ng/mL ve 15.3 ile 17.8 ng/mL olarak tespit edildi. Tükürükte bulunan diğer metal iyonlarından kaynaklanan bir girişim etkisi gözlenmedi. Önerilen yöntem ile altı oral prekanser, altı oral kanser ve altı sağlıklı gönüllüye ait tükürük örneklerinde Zn2+ analizi gerçekleştirildi.
Sonuç: Her biri altı kişiden oluşan bağımsız üç grubun karşılaştırılmasında Kruskal-Wallis tek yönlü istatistiksel analiz yöntemi kullanıldı. Elde edilen sonuçlara göre sağlıklı gruptan, sırasıyla oral prekanser ve oral kanser gruplarına doğru gidildikçe tükürük Zn2+ derişiminde istatistiksel olarak anlamlı bir azalma olduğu belirlendi (p=0.0005). Zn2+ derişiminin oral prekanser ve oral kanser tanısında bir biyobelirteç olarak kullanılabileceği sonucuna varıldı.
Anahtar Kelimeler: Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpir-1) nanokompoziti, oral kanser ve oral prekanser, spektroflorometri, tükürük, Zn2+.

Abstract:
Aim: It is aimed to develop and validate a new spectrofluorometry method for determining and comparing the salivary zinc level in oral precancer and oral cancer patients based on the formation of the magnetic and fluorescent features of Fe3O4-SiO2-NH2 nanocomposite functionalized with Zn2+ ion-sensitive Zinpyr-1 ligand.
Material and Methods: Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpyr-1) nanocomposite was obtained by the synthesis of Zinpyr-1 compound, Fe3O4 magnetic nanoparticles, Fe3O4-SiO2–NH2 amine-terminated silica-coated magnetic nanoparticles, and then the immobilization of Zn2+ ion-sensitive Zinpyr-1 ligand were successively completed by the covalent bonding to Fe3O4-SiO2-NH2 nanoparticle. The structure and chemical composition of the synthesized compounds were determined by the TEM, XRD, and FT-IR methods. Zn2+ loading was performed on Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpyr-1) nanocomposite in Tris-HCl (pH 7.2) buffer solution containing 100 mM KCI and 50 μM EDTA. In the spectrofluorometry method, the excitation and emission maximum were determined to be 490 nm and 530 nm, respectively. The effect of time and other metal ions on fluorescence intensity was investigated and the method was optimized. Zn2+ was magnetically separated from the saliva samples as Fe3O4-SiO2-NH2-Zn (Zinpyr-1) nanocomposite. 
Results: It was determined that the synthesized red-brown Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpyr-1) nanocomposite exhibits both magnetic and fluorescence properties. Zn2+ loading on the nanocomposite increased the fluorescence intensity. The interaction time of Zn2+ and Fe3O4-SiO2-NH2-(Zinpyr-1) nanocomposite was determined to be 20 minutes. For both standard and artificial saliva solutions, calibration curves were plotted in a concentration range of 20 to 160 ng/mL. Validity tests of the developed method were performed. In the analysis of standard and artificial saliva solutions, LOD and LOQ values were determined to be 5.04 and 5.89 ng/mL and 15.3 and 17.8 ng/mL, respectively. No interference effect from other metal ions in the saliva was observed. The Zn2+ analysis was performed on six oral precancer patients, six oral cancer patients, and six healthy volunteers. 
Conclusion: The Kruskal-Wallis one-way statistical analysis method was used to compare the three independent groups, each including six individuals. According to the results obtained, a statistically significant decrease in salivary Zn2+ concentration was detected, from the healthy group towards the oral precancer and oral cancer groups, respectively (p=0.0005). It was concluded that Zn2+ concentration can be used as a biomarker in the diagnosis of oral precancer and oral cancer.
Keywords: Fe3O4-SiO2-NH2 nanocomposite, Oral cancer and oral precancer, Spectrofluorometry, Saliva, Zn2+.