Biyotiyollerin tayini için perilen diimid temelli floresans probların geliştirilmesi ve uygulamaları

Abstract

Bu tez çalışması genel olarak, dört aşamadan oluşmaktadır. Tezin ilk aşamasında biyolojik tiyollerin tayinine yönelik, fotofiziksel özellikleri çok iyi olduğu bilinen perilen diimid türevi üç farklı bileşik sentezlenmiştir. Sentezlenen bileşikler; FT-IR, 1H NMR, 13C NMR ve ESI-MS spektroskopileri kullanılarak karakterize edilmiştir.İkinci aşamada, sentezlenmiş olan perilen diimid türevlerinin metallere karşı seçicilik ve duyarlıkları floresans spektroskopisi kullanılarak incelenmiştir. Perilen diimid türevleri ile Hg2+ iyonları arasında kompleksleşme gerçekleştiği gözlenmiştir. Biyolojik tiyollerin (sistein, homosistein ve glutatyon) tayini için bu kompleksler incelenmiş ve floresans kemosensör olarak kullanılabilecekleri kanaatine varılmıştır. Bunun yanında moleküllerin analitlere karşı tayin limitleri, cevap süreleri, seçiciliği gibi karakteristik özellikleri tayin edilmiştir Sentezlenen perilen türevleri ile DMSO/HEPES (v/v; 5/95) ortamında Hg2+ ve biyolojik tiyollerin ardışık tayinleri gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın üçüncü aşamasında, sentezlenen bileşikler ve metal kompleksleri için teorik hesaplamalar yapılmıştır. Hesaplamalar, Gaussian 03 programı ve DFT metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma sırasında moleküllerin geometrik optimize durumları yanı sıra HOMO ve LUMO orbitalleri ve enerjileri hesaplanmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise problar, civa ve biyolojik tiyollerin hücre içi tayinine yönelik karaciğer kanser hücresi olan HepG2'ye uygulanarak canlı hücre içi floresans görüntülemeleri gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak, geliştirilen perilen türevi esaslı sensörlerin civa ve biyolojik tiyollere karşı seçiciliklerinin yüksek ve tayin limitlerinin düşük olduğu görülmüştür. Hücre içi görüntüleme çalışmaları da başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

This thesis generally includes four sections. In the first part of the thesis, three different types of perylene derivate which are known to have very good photophysical properties were synthesized for the determination of biological thiols. The synthesized compounds were characterized using FT-IR, 1H NMR, 13C NMR and ESI-MS spectroscopy.In the second section of the study, the synthesized perylene dimid derivates were evaluated their selective and sensitive abilities in the presence of metal ions using with florescence spectroscopy. The complexation between the perylene diimid derivates and mercury ions were observed. For the determination of biothiols (cysteine, homocysteine and glutathione), the synthesized complexes were evaluated and as a result we concluded that they could be used as a fluorescence chemosensor. Besides, the characteristic properties of molecules such as the detection limit, the response time, selectivity in the presence of analytes were determined. Therefore, the synthesized perylene derivates can perform for the sequencial detection of Hg2+ and biothiols in DMSO/HEPES (v/v; 5/95) medium. In the third section of the study, theoretical calculations were made for synthesized compounds and their metal complexes. Calculations were performed by using Gaussian 03 program and DFT method. In this study, the geometric optimized states of molecules as well as HOMO and LUMO orbitals and their energies were calculated.In the final stage of the study, pers were applied to HepG2 which is the liver cancer cell for the intracellular determination of the mercury and biological thiols, and than fluorescence imaging were performed.As a result, it was observed that sensors based perylene derivatives showed high sensivity in the presence of mercury ions and biological thiols and they were extremely sensitive with the lowest concentration of analytes. Also, intracellular imaging studies were performed successfully