Mangan oksit nanoparçacıklarının sentezi, karakterizasyonu ve biyomedikal görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğinin araştırılması
Synthesis of manganese oxide nanoparticles, characterizations and investigation of applicability in biomedical imaging techniques
Yazar: MERVE TUNÇ
Danışman: PROF. DR. MELTEM ASİLTÜRK ; DOÇ. DR. NURCAN DOĞAN BİNGÖLBALİ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Tez çalışmasında, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tekniğinde T1 gevşeme oranını arttırabilmek amacıyla paramanyetik ajan olarak kullanılan ve manyetik parçacık görüntüleme (MPG) tekniğinde uygulanabilirliliğinin test edileceği üç farklı mangan oksit yapısı sentezlenmiştir. Kontrol edilebilir boyut ve şekil özelliğine sahip MnO2, Mn2O3, Mn3O4 nanoparçacıkları hidrotermal yöntem kullanılarak sırasıyla rod, küresel ve tetragonal geometride elde edilmiştir. Deney şartlarının optimizasyonu için farklı sıcaklık, süre, indirgeyici ajan ve çözgen miktarı incelenmiştir. Mn3O4 yapısı 180°C'de 3 saat, MnO2 kristal yapısı ise 200°C'de 3 saat süren ısıl işlem sonucunda saf halde üretilmiştir. Mn2O3 nanoparçacıkları ise 80°C'de elde edilen MnCO3'ın yüksek sıcaklıkta kalsinasyonu sonucu elde edilmiştir. Elde edilen saf yapıların kolloidal kararlılığının artırılması, biyouyumlu hale getirilmesi ve böylece görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğinin test edilmesi amacıyla yüzeyleri polietilenimin, dekstran ve poliakrilikasit organik bileşikleri ile modifiye edilmiştir. Yüzey modifikasyonu öncesi ve sonrası çeşitli teknikler ile yapı, morfoloji ve manyetik özellikleri belirlenmiştir. Dispersiyon kararlılığı en yüksek olan örnekler seçilip manyetik rezonans görüntüme ve manyetik parçacık görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğine yönelik analizler yapılmıştır.
Genel anlamda dekstran ve poliakrilik asit kaplı mangan oksit örneklerinin kolloidal kararlılıklarında saf hallerine göre belirgin bir artış gözlenmiştir. Yüzeyleri kaplanan nanoparçacıkların manyetizasyon özelliklerindeki değişimler rapor edilmiştir. Parçacıklar arasında en yüksek r1 gevşeme oranı (Mn2O3@PEI2K) 0.17 mM-1s-1 olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis, three different manganese oxide structures were synthesized, which are used as a paramagnetic agent in order to increase the T1 relaxation rate in the magnetic resonance imaging (MRI) technique and in which applicability will be tested in the magnetic particle imaging (MPI) technique. MnO2, Mn2O3, Mn3O4 nanoparticles having controllable size and shape properties were obtained by using the hydrothermal method in rod, spherical and tetragonal geometry, respectively. Different temperature, time, amount of reducing agent and solvent were examined for the optimization of the experimental conditions. The Mn3O4 structure was produced and in pure form as a result of the heat treatment lasting at 180°C for 3 hours and MnO2 crystal structure was at 200°C for 3 hours. Mn2O3 nanoparticles were obtained as a result of high-temperature calcination of MnCO3 obtained at 80°C. The surfaces of the obtained pure structures were modified with polyethyleneimine, dextran and polyacrylic acid organic compounds in order to increase the colloidal stability, biocompatibility and test the usability in imaging techniques. Structure, morphology and magnetic properties were determined by various techniques before and after surface modification. The samples with the highest dispersion stability were selected and analyzes were made for their usability in magnetic resonance imaging and magnetic particle imaging techniques.
In general, a significant increase was observed in the colloidal stability of dextran and polyacrylic acid coated manganese oxide samples compared to their pure form. Changes in the magnetization properties of nanoparticles whose surfaces were coated were reported. The highest r1 relaxation rate (Mn2O3@PEI2K) among the particles was found to be 0.17 mM-1s-1.