Seryum oksit nanopartiküllerin (CEO2-NP) karakteristik özelliklerine bağlı olarak in vitro toksisite ve etkinlik potansiyelinin değerlendirilmesi
Evaluation of in vitro toxicity and potential activity depending on characteristic properties of cerium oxide nanoparticles (CeO2-NP)
Yazar: SEDANUR GÜNGÖR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BUKET BAKAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Seryum oksit = Cerium oxide ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Amaç: Yaygın kullanım alanına sahip Seryum oksit (CeO2NP'ler) nanopartiküllerin yüzey modifikasyonlarını yapmak amacıyla glutamik asit ile sentezi gerçekleştirmek, karakterizasyon analizlerini yapmak ve karakteristik özelliklerine bağlı olarak hem tek başına hem de glutamik asit ile yüzey modifikasyonu sonrası olası toksisitesini ve aktivitesini ortaya koymak amaçlanmıştır.
Yöntem: CeO2NP'lerin glutamik asit ile yüzey modifikasyonu gerçekleştirilerek, FT-IR, ZETA ve XRD analizleriyle karakterizasyon analizleri yapılmıştır. In vitro sitotoksik etkilerini belirlemek amacıyla hem sağlıklı L929 ve MCF-10A (sağlıklı meme epitel hücre hattı) hem de kanser MCF-7 ve A549 hücre hatlarında WST-1 testi ile sitotoksik etkileri ortaya konulmuştur. CeO2 ve Glu-CeO2NP'lerin uygulama sonrası oksidatif hasar oluşumu ve hücre migrasyon etkilerini belirlenmiştir. Hemokompabilitesi, kırmızı kan hücreleri üzerinde in vitro hemolitik aktivite testi ile yapılmış ve HET-CAM testi ile irritasyon etkisi belirlenmiştir. CeO2NP ve Glu-CeO2NP'lerin antimikrobiyal aktivitesi ortaya konulmuştur.
Bulgular: CeO2NP'lerin glutamik asit ile yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiş, karakterizasyon analizleri ile sonuçlar desteklenmiştir. Uygulanan geniş doz aralığında 24 maruziyet sonrasında tüm hücre hatlarında hiçbir sitotoksik etki görülmemiştir.  MCF-10A hücre hattında yapılan migrasyon testinde, Glu-CeO2NP'lerin hücre migrasyonunu arttırdığı ve A549 (akciğer kanseri epitel hücre hattı) hücre hattında ise hücre migrasyonunu inhibe ettiği gözlemlenmiştir. CeO2 NP'ler, oksidatif hasar oluştururken, Glu-CeO2 NP'lerin ise oksidatif hasara sebep olmadığı görülmüştür. Seryum oksit nanopartiküllerin doza bağlı olarak hemolize sebep olduğu ancak Glu-CeO2NP'lerin doza bağlı olarak hemolizi düşürdüğü görülmüştür. HET-CAM testi ile nanopartiküllerin herhangi bir irritasyon etki yaratmadığı, antimikrobiyal aktivite göstermediği gözlemlenmiştir.
Sonuç: Çalışmada, CeO2NP'lerin glutamik asit ile yüzey modifikasyonu ilk kez gerçekleştirilmiş olup, Glu-CeO2 NP'lerin yüzeyinde bulunan fonksiyonel grupların varlığı ilaç taşınımında kullanılabilme potansiyelinde olduğunu göstermiştir. 

Anahtar Kelimeler: Seryum Oksit, Nanopartikül, In Vitro, Toksisite

Abstract:
Purpose: It was aimed to synthesize widely used Cerium oxide (CeO2NPs) nanoparticles with glutamic acid in order to make surface modifications, to perform characterization analyzes and to reveal their possible toxicity and activity, both alone and after surface modification with glutamic acid, depending on their characteristic properties.
Method: Surface modification of CeO2NPs was carried out with glutamic acid and characterization analyses were carried out using FT-IR, ZETA and XRD analyses. In order to determine its in vitro cytotoxic effects, its cytotoxic effects were revealed by WST-1 test in both healthy L929 and MCF-10A (healthy breast epithelial cell line) and cancer MCF-7 and A549 cell lines. The oxidative damage formation and cell migration effects of CeO2 and Glu-CeO2NPs were determined after application. Its hemocompatibility was determined by in vitro hemolytic activity test on red blood cells and its irritation effect was determined by HET-CAM test. Antimicrobial activity of CeO2NP and Glu- CeO2NPs has been demonstrated.
Findings: Surface modification of CeO2NPs was carried out with glutamic acid, and the results were supported by characterization analyses. No cytotoxic effects were observed in all cell lines after 24 exposures over the wide dose range applied. In the migration test performed on the MCF-10A cell line, it was observed that Glu-CeO2NPs increased cell migration and inhibited cell migration in the A549 (lung cancer epithelial cell line) cell line. While CeO2NPs cause oxidative damage, it has been observed that Glu- CeO2NPs do not cause oxidative damage. It has been observed that cerium oxide nanoparticles cause dose-dependent hemolysis, but Glu- CeO2NPs reduce dose-dependent hemolysis. With the HET-CAM test, it was observed that the nanoparticles did not cause any irritation and did not show antimicrobial activity.
Results: In the study, surface modification of CeO2NPs with glutamic acid was carried out for the first time, and the presence of functional groups on the surface of Glu- CeO2NPs showed that they have the potential to be used in drug delivery.

Keywords: Cerium Oxide, Nanoparticle, In Vitro, Toxicity