Bor katkılı karbon nanodot sentezi, karakterizasyonu ve hücre uygulamaları
Boron doped carbon nanodot synthesis, characterization and cell applications
Yazar: SEZGİN ÖZKASAPOĞLU
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ÇELİKKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Karbon nano tanecikler, 10 nm'den küçük karbon esaslı nano parçacıklardır. Sahip oldukları biyouyumluluk, düşük toksisite, yüksek floresans şiddeti (kuantum verimi) nedeniyle son yıllarda özellikle biyolojik uygulamaları içeren çalışmalara konu olmuştur. Yüksek floresans kabiliyetleri ve canlılar için düşük toksisiteye sahip olmaları, karbon nano taneciklerin canlı hücre ve dokuları için mükemmel bir görüntüleme ajanı olmasına olanak sağlamaktadır. Bunun yanı sıra Ag+, Hg2+, Cu2+, Fe2+, Pb2+ Cl-, NO3- ve NO2- gibi iyonların karbon nano taneciklerin floresans verimini etkileyen faktörler olduğu bilinmektedir. Bu sayede anyon ve katyonlara karşı duyarlı florimetrik sensörler geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında floresans verimi yüksek bor katkılı karbon nano taneciğin (BKKNT) hidrotermal yöntemle sentezlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma; BKKNT sentezi, karakterizasyonu, iyon deneyleri ve hücre uygulamaları olmak üzere dört aşamadan oluşmaktadır. Çalışmanın sentez aşamasında bor kaynağı olarak fenilboronik asit; karbon kaynağı olarak da bir amino asit olan glutamin (Glu) kullanılmıştır. Hidrotermal yöntemde, sülfürik asit ortamında farklı sıcaklıkların BKKNT ürününün floresans verimine ve yapısal özelliklerine etkisi incelenmiştir. Bunun sonucunda sentezlenen BKKNT ürününün SO42- iyonuna karşı 1 ile 8 nM arasında duyarlı olduğu ve kanser hücrelerine hedef olarak seçildiği ortaya çıkmıştır.  Karbon nano tanecik sentezi, sensör ve hücre uygulamaları ile ilgili literatür çalışmaları incelendiğinde şimdiye kadar BKKNT ürününün görüntüleme ajanı olarak kullanılabilirliğinin ve SO42- iyonuna karşı duyarlılığının incelendiği araştırmalara rastlanmamıştır. Bu amaçla yapılan çalışmanın özgünlüğünün uluslararası bilimsel çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Bununla birlikte çalışmanın ülkemizin zengin bor kaynaklarının teknolojik ve katma değeri yüksek ürünlere dönüşmesi yoluyla değerlendirilmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Carbon nanodots are carbon-based nanoparticles less than 10 nm in size. Due to their biocompatibility, low toxicity, and high fluorescence intensity (quantum yield), they have been the subject of studies especially involving biological applications in recent years. Their high fluorescence capabilities and low toxicity for living things enable carbon nanodots to be an excellent imaging agent for living cells and tissues. In addition, it is known that ions such as Ag+, Hg2+, Cu2+, Fe2+, Pb2+ Cl-, NO3- ve NO2- are factors affecting the fluorescence yield of carbon nanodots. In this way, fluorimetric sensors sensitive to anions and cations have been developed. Within the scope of this work, boron doped carbon nanodot (BDCN) with high fluorescence yield was aimed to be synthesized by using the hydrothermal method. The work consists of four stages namely the synthesis of BDCN, its characterization, ion experiments and cell applications. In the synthesis stage of BDCN, phenylboronic acid and amino acid glutamine (Glu) was used as the boron and carbon sources respectively. In the hydrothermal method with sulphuric acid medium, the effect of the temperature on the fluorescence yield and the structural specs of BDCN was investigated. As a result, it has been revealed that the synthesized BKKNT product is sensitive to SO42- ion between 1 and 8 nM and selected as a target for cancer cells. When the literature studies on the synthesis of carbon nanodots, their sensor and cell applications are examined, no studies investigating the usability of the BDCN as an imaging agent and its sensitivity to SO42- ion have been encountered so far. The study with this purpose is thought to be an original work contributing to the international scientific effort. Along with this, rich boron sources of our country have been assessed, through the way presented in this work, as technological and high value-added products.