Development of aqueous quantum dots and hybrid nanoparticles

Abstract

Büyüklük sınırlamasının malzeme özelliklerine sağladığı dramatik değişiklikler nedeniyle nanoparçacıklar nanoteknolojinin ana konularından biri olmuştur. Bu yeni özellikler birçok disiplinde yeni teknolojinin gelişmesine olanak sağlamıştır. Bunların içinden en fazla çalışılanlar, geniş bir kullanım alanında özellikle sağlıkta, ulusal güvenlikte ve enerjide önemli potansiyele sahip olan süperparamanyetik demir oksitler ve yarı iletken kuantum noktacıklarıdır. Bu teze konu olan nanoparçacıkların hedef kullanım alanı biyoteknoloji ve tıp bilimidir.Bu tezdeki öncül hedef manyetik ışıyan nano parçacıklar sentezlemektir. Bu hedefi mümkün kılmak için, ışıyan, suda asılı kalan ve biyo-uyumlu CdS ve CdTe nanoparçacıklar sentezlendi. Daha sonra, bu kolloidal kuantum noktacıkları ihtiva eden çözelti, manyetik demir oksit nanoparçacıklarını kaplamak ve kararlı hale getirmek için kullanıldı. Bu işlem biyo-uyumlu, öncelikle L-sistin gibi çok fonksiyonlu, her iki tip nanoparçacığı da kaplayabilecek özellikte moleküller kullanılarak başarıldı. Bu sayede manyetik ve ışıyan hibrid nanoparçacıklar kararlı ve suda asılı hale getirildi. Parçacıkların hücre içi alım ve hücre toksisitesi araştırmaları, bu parçacıkların biyolojik uygulamalar için elverişli olduğunu gösterdi.Manyetik alanda taşınabilen ve optik ve manyetik yöntemlerle tanınabilen çok fonksiyonlu parçacıklar bu sayede üretilmiştir.

Nanoparticles are one of the major areas of nanotechnology where size confinement provided a dramatic differentiation in material properties enabling numerous applications for many disciplines. Among these superparamagnetic iron oxides and semiconductor quantum dots are possibly the most widely studied nanoparticles due to their great potential in broad application areas, most significantly in health, defense and energy. The target area for the nanoparticles described in this thesis is the biotechnology and medicine.The premise of this thesis is to synthesize aqueous magnetic luminescent hybrid nanoparticles. To achieve such a goal, highly luminescent, water soluble and biocompatible colloidal CdS and CdTe QDs were synthesized first. Then, as prepared colloidal QD solution was used to coat and stabilize magnetic iron oxide nanoparticles in a unique, safe and economical one-pot reaction. The approach involves utilization of biocompatible multifunctional coating molecule, primarily L-cysteine, which can stabilize both nanoparticles and keep them in water simultaneously. The cell uptake and cell viability studies confirmed suitability for bio applications.Development of such a multi-functional single entity will provide dual sensing modes (optical and magnetic detection) as well as combined sensing and separation capabilities.