Çinko oksit nanoparçacıklar: Yeşil sentezi ve nükleer yöntemlerle antikanser potansiyelinin değerlendirilmesi
Zinc oxide nanoparticles: Green synthesis and evaluation of anticancer potential by nuclear methods
Yazar: DUYGU TUĞÇE BARAN
Danışman: PROF. DR. FAZİLET ZÜMRÜT BİBER MÜFTÜLER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE UYGUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Kanser, dünya genelinde milyonlarca insanı etkileyen ve yıkıcı bir hastalıktır. Prostat kanseri (PCa), erkeklerde en sık rastlanan kanserlerden biri olup, Dünya Sağlık Örgütü'nün (WHO) verilerine göre akciğer kanserinin ardından dünyada en yaygın görülen ikinci kanser türüdür. PCa'ya bağlı ölüm oranlarının gelecekte artacağı öngörüsü, hastalığın erken teşhis ve tedavisinde yenilikçi yaklaşımların önemini artırmaktadır. Bununla birlikte, geleneksel kanser tedavi yöntemleri (kemoterapi, radyoterapi, cerrahi vb.), sağlıklı dokular üzerinde toksik etkiler oluşturma potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, daha az yan etki ile hedefe yönelik etkin tedavi yöntemleri geliştirilmesi gerekmektedir.
Nanoteknoloji, düşük toksisite, yüksek biyouyumluluk ve hedefe yönelik ilaç taşıma özellikleriyle kanser tedavisinde önemli bir alan olarak öne çıkmaktadır. Çinko oksit nanoparçacıklar (ZnONPs), geniş bant aralığı, UV ışınlarını azaltıcı etkisi, düşük maliyetli sentez süreçleri ve yüksek biyouyumluluğu ile dikkat çekmektedir. ZnONP'lerin, kanser hücrelerinde ilaç alımını artırarak hücre çoğalmasını durdurma gibi özellikleri, bu nanoparçacıkları kanser tedavisinde etkili bir seçenek haline getirmektedir.
Bu tez çalışmasında, zengin biyoaktif bileşik içeriğine sahip Raphanus sativus L. (Beyaz Turp) yapraklarından yeşil sentez yöntemiyle ZnONP'ler elde edilmiştir. Sentezlenen ZnONP'lerin yapısal ve kimyasal özellikleri Dinamik Işık Saçılım Spektrofotometresi (DLS), Zeta Potansiyeli, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), X-Işını Difraksiyonu (XRD), Enerji Dağılımlı X-Işını Floresans Spektrometresi (EDX) ve  Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleriyle doğrulanmıştır. Elde edilen nanoparçacıkların prostat kanseri hücre hattı (PC-3) ve sağlıklı prostat epitel hücre hattı (RWPE-1) üzerindeki biyolojik etkinliği MTT testiyle değerlendirilmiştir. Ayrıca, ZnONP'lerin PC-3 ve BJ hücre hatlarındaki hücresel migrasyon ve yara iyileşme süreçlerindeki etkileri analiz edilmiştir.
Çalışmanın bir diğer önemli aşaması, ZnONP'lerin radyoiyodinasyon yöntemiyle radyoişaretlenmesidir. Nükleer Tıp'ta yaygın olarak kullanılan İyot-131 ([131I]) ile radyoişaretleme işlemi gerçekleştirilmiş ve bu işlem sonucunda %95'in üzerinde radyoişaretleme verimi elde edilmiştir. ([131I])-ZnONP bileşiğinin hücre hatları üzerindeki bağlanma etkinliği inkorporasyon analizleriyle değerlendirilmiştir. Analiz sonuçları, ZnONP'lerin hedef dokuya yönelik spesifik birikim sağlama potansiyelini ortaya koymuştur.
Ayrıca, Raphanus sativus L. ekstraktının ve ZnONP'nın gram-pozitif bakteriler (Vankomisin Dirençli Enterekokus (VRE), Metisiline Dirençli Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus aureus) ve Candida albicans üzerinde antimikrobiyal etkileri incelenmiş, ZnONP'lerin güçlü antimikrobiyal aktivite sergilediği tespit edilmiştir.
Sonuç olarak, bu tez çalışması, yeşil sentezle elde edilen ZnONP'lerin biyomedikal uygulamalardaki potansiyelini, yara iyileşmesi ve antimikrobiyal aktiviteleri açısından kapsamlı bir şekilde değerlendirmiştir. Ayrıca, yeşil sentezle elde edilen ZnONP'lerin, radyoişaretlenmiş türevleriyle birlikte kanser tanı ve tedavisinde kullanılabilirliğini değerlendirmiştir. Bu kapsamda, ZnONP'lerin nano Nükleer Tıp uygulamalarına katkıda bulunacağı ve gelecekteki araştırmalar için önemli bir referans kaynağı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Cancer is a devastating disease that affects millions of people worldwide. Prostate cancer (PCa) is one of the most common cancers in men and, according to the World Health Organization (WHO), is the second most prevalent cancer globally after lung cancer. The projected increase in PCa-related mortality highlights the growing importance of innovative approaches in the early diagnosis and treatment of this disease. However, traditional cancer treatment methods (e.g., chemotherapy, radiotherapy, surgery) carry the potential to cause toxic effects on healthy tissues. Therefore, the development of effective, targeted treatment methods with minimal side effects is essential.
Nanotechnology has emerged as a significant field in cancer therapy, offering advantages such as low toxicity, high biocompatibility, and targeted drug delivery. Zinc oxide nanoparticles (ZnONPs), with their wide bandgap, UV radiation-shielding properties, cost-effective synthesis, and high biocompatibility, have gained considerable attention. ZnONPs enhance drug uptake in cancer cells, prevent DNA damage, and inhibit cell proliferation, making them an effective option for cancer treatment.
In this study, ZnONPs were synthesized via a green synthesis method using the leaves of Raphanus sativus L. (white radish), known for its rich bioactive compound content. The structural and chemical properties of the synthesized ZnONPs were confirmed through analyses such as Dynamic Light Scattering (DLS), Zeta Potential, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), and Scanning Electron Microscopy (SEM). The biological activity of the synthesized ZnONPs was evaluated using the MTT assay on the prostate cancer cell line (PC-3) and the healthy prostate epithelial cell line (RWPE-1). Additionally, the effects of ZnONPs on cellular migration and wound healing processes were analyzed in PC-3 and BJ cell lines.
Another critical phase of the study involved radiolabeling ZnONPs through radioiodination. Radiolabeling was performed with Iodine-131 ([131I]), a widely used isotope in nuclear medicine, achieving a radiolabeling efficiency of over 95%. The binding efficacy of the radiolabeled ([131I])-ZnONP compound on cell lines was evaluated through incorporation analyses, demonstrating the potential of ZnONPs to achieve specific accumulation in target tissues.
Furthermore, the antimicrobial effects of Raphanus sativus L. extract and ZnONPs were investigated against gram-positive bacteria (Vancomycin-Resistant Enterococcus (VRE), Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus aureus) and the fungus Candida albicans. The results revealed that ZnONPs exhibit strong antimicrobial activity.
In conclusion, this study comprehensively evaluated the biomedical potential of green-synthesized ZnONPs in terms of wound healing and antimicrobial activities. Additionally, the potential application of green-synthesized ZnONPs and their radiolabeled derivatives in cancer diagnosis and treatment was explored. These findings suggest that ZnONPs could contribute to advancements in nano-nuclear medicine and serve as a valuable reference for future research.