Yüzey zenginleştirilmiş raman spektroskopisi (SERS) ve haritalama tekniği kullanılarak farklı tipte hücrelerde apoptoz ile nekroz düzeylerinin belirlenmesi
Determination of apoptosis and necrosis level in various cell types via surface-enhanced raman spectroscopy (SERS) approach and mapping technique
Yazar: OĞUZHAN ÜSTÜN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Kemometrik yöntem = Chemometric method ; Nekroz = Necrosis ; Raman spektroskopisi = Raman spectroscopy

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında kanserli (A549) ve sağlıklı (MRC5)  akciğer fibroblast hücreleri ile kanserli (MCF7) ve sağlıklı (MCF10A) meme epitel hücreleri farklı dozlarda apoptotik ve nekrotik ajanlara maruz bırakılarak altın nanoçubuk dizinler (gold nanorod array, GNA) ile kombine edilmiştir. Daha sonra bu sistemden alınan SERS sinyalleri ile farklı hücrelerde apoptoz ve nekrozun ayırt edilebilmesi amaçlanmıştır.   
Yöntem: GNA yüzeyler PVD (fiziksel buhar biriktirme) tekniği ve eğik açı biriktirme (oblique angle deposition, OAD) yöntemiyle üretilmiştir. Hücreler uygun besiyeri ve inkübasyon koşulları altında büyütülüp apoptotik ajan olarak staurosporine ve düşük doz hidrojen peroksit, nekrotik ajan olarak yüksek doz hidrojen peroksit kullanılmıştır. Uygulama yapılmış hücrelerden SERS spektrumları toplanarak kemometrik analizler gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: PVD tekniği ve OAD yaklaşımı ile anizotropik yapıya sahip GNA yüzeyler başarıyla sentezlenmiştir. Hücrelere uygulanan ajanların apoptotik ve nekrotik etkiler gösterdiği MTT ve akış sitometrisi teknikleriyle doğrulanmıştır. GNA yüzeyler ile kombine edilen hücrelerden yüksek kaliteli SERS spektrumu toplanmıştır.
Sonuç: Toplanan SERS spektrumları uygun kemometrik yöntemler ile işlenmiştir. Farklı dozlarda apoptotik nekrotik ajanlar uygulanmış hücre grupları sadece kontrol gurubundan ayrılmakla kalmamış aynı ajanın farklı dozlarında da ayrım görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Yüzey Zenginleştirilmiş Raman Spektroskopisi (SERS), Apoptoz, Nekroz, Hücre Tanısı, Kemometrik Analizler, Altın Nanoçubuk Dizinler

Abstract:
Objective: In this thesis, cancerous  (A549) and healthy (MRC5)  lung fibroblast cells and cancerous (MCF7)  and healthy (MCF10A) breast epithelial cells were exposed to different doses of apoptotic and necrotic agents and combined with gold nanorod arrays (GNA). Later, it was aimed to distinguish apoptoz and necrosis in different cells with the SERS signals received from this system.
Method: GNA surfaces were fabricated by PVD (pyhsical vapor deposition)  technique and oblique angle deposition (OAD) method. Cells were grown under appropriate media and incubation conditions, and staurosporine and low-dose hydrogen peroxide were used as apoptotic agents, and high-dose hydrogen peroxide was used as necrotic agents. SERS spectra were collected from the treated cells and chemometric analyzes were performed.
Results: GNA surfaces with anisotropic structure were successfully fabricated by PVD technique and OAD approach. Apoptotic and necrotic effects of agents applied to cells were confirmed by MTT and flow cytometry techniques. High quality SERS spectra were collected from cells combined with GNA surfaces.
Conclusion: Collected SERS spectra were processed with appropriate chemometric methods. Cell groups treated with different doses of apoptotic necrotic agents not only separated from the control group, but also showed differentiation at different doses of the same agent.

Keywords: Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), Apoptoz, Necrosis, Cell Diagnosis, Chemometric Analysis, Gold Nanorod Arrays