Yeşil biyonanoteknolojik yöntemlerle antioksidan özelliğe sahip bileşiklerden elde edilen nanopartiküllerin bazı patojenik mikroorganizmalara karşı antı-quorum sensıng, antimikrobiyal aktivitelerinin belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEDEF İLK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): NECDET SAĞLAM
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nanoteknoloji tarımda yeni ve alternatif biyoteknolojik, biyonanoteknolojik ürünler geliştirmek için gelecek vaat eden yaklaşımlar sunmaktadır. Nanoteknoloji ile üretilen biyosid; pestisit, herbisit ve gübreler yoluyla yüksek verim için kontrollü kullanım sağlanabilmektedir. Ülkemizin ekonomisinde rol oynaya temel etkenler tarım ve hayvancılıktır. Bu nedenle nanobiyoteknolojik her gelişme bizi çok yakından ilgilendirmektedir. Özellikle tarım alanında biyolojik mücadelede etkili birçok yollar mevcuttur. Biyolojik mücadelede geniş yüzey alanı/hacim oranı ve hedefe göre fonksiyonelleştirilmiş yüzey özelliğine sahip nanoboyuttaki ajanların kullanılması tarım zararlıları ile mücadelede hedef canlıya karşı yüksek verim ile kontrol sağlanmasına imkân vermektedir. Özellikle flavonoid bileşikler mikroorganizmalara karşı yüksek oranda antimikrobiyal özellik göstermesine rağmen, sıvı ortamda düşük çözünürlük ve kararsız yapıda olmasından dolayı sınırlı kullanıma sahiptir ve bu yüzden istenilen verimde uygulanamamaktadır. Bu nedenle yapılan tez çalışmasının ilk aşamasında meyvelerde bolca bulunan antioksidan özellikteki flavonoid kuersetin ve kaempferol bileşikleri lesitin/kitosan ve kitosan/sodyumtripolifosfat (TPP) nanopartiküllerine hapsedilmiştir. Sentezlenen nanopartikül formulasyonları için uygun koşullar ve optimizasyon çalışmaları ile nanopartiküllerin karakterizasyonu; boy-boy dağılımı, yüzey yükü değerleri, morfolojik özellikleri (SEM), kimyasal özellikleri (FTIR ve 1H NMR), fiziksel özellikleri (DSC ve XRD) yapılmıştır. Ayrıca etken madde yükleme verimi, in vitro salınım profili, antioksidan aktivitesi ve farklı depolama şartlarındaki kararlılıkları serbest kuersetin ve kaempferol ile karşılaştırılmalı olarak da belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında optimum şartlarda sentezlenen nanopartiküllerin in vitro anti-quorum sensing aktivitesi için; Chromobacterium violaceum 026 biyosensör suşu yardımıyla antifungal aktivitesi, bitki patojeni mantarlardan Fusarium oxysporium, Botrytis cinerea, Phythophtora infestans, Macrophomina phaseolina, ve Cylindrocarpon radicicola'da, Antibakteriyel aktivitesi ise, bitki patojeni bakterilerden Pseudomonas syringae pv. syringae, Pseudomonas syringae pv. phaseolicola ve Pseudomonas syringae pv. Lachrymans kullanılarak belirlenmiştir. Tez çalışmasının son kısmında ise patojen mantar inokulasyonlu biberlere (Capsicum annuum L.) karşı in vivo antifungal aktivite araştırılmış ve optimum koşullarda sentezlenen kaempferol ve kuersetin yüklü lesitin/kitosan nanopartiküllerin 232.21- 268.56 nm arasında ve kitosan/TPP nanopartiküllerin 167.27-198.12 nm arasında olduğu tespit edilmiştir. Nanopartiküllerin fizikokimyasal karakterizasyonu sonucunda kaempferol ve kuersetin içerisine % 80.8-93.6 verim ile hapsedildiği belirlenmiştir. Nanopartiküllerden etken maddenin 37C'de yavaş salınım (8 saat) ile %87 ile 72 arasında değişen oranlarda salındığı belirlendi. Nanopartiküllerin 4 C'deki depolamada şartlarında boy-boy dağılımlarında, yüzey yükü değerlerinde ve antioksidan aktivitelerinde değişme olmadan 30 gün boyunca kararlılıklarını korudukları belirlendi. In vitro anti-quorum sensing, antifungal ve antimikrobiyal çalışmaları sonucunda sentezlenen nanopartiküllerin depolama sürecindeki 30 gün boyunca yüksek oranda antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu gözlemlenmiştir. Denemesi yapılan tüm mikroorganizmalar üzerinde en yüksek oranda biyolojik aktiviteye sahip olan kaempferol yüklü lesitin/kitosan nanopartiküllerin Fusarium oxysporium mantarı bulaşmış biberlere karşı in vivo aktivite çalışmalarında ise nanopartiküllerin bitki kökünde patojenlere karşı savunma hattı oluşturarak bitki kök gelişimini desteklediği belirlenmiştir. Bu çalışma TÜBİTAK 2211-C Öncelikli Alanlara Yönelik Yurtiçi Doktora Burs Programı tarafından desteklenmiştir.