Green synthesis of metal nanoparticles, their chemical and biochemical characterizations
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ISRAT JAHAN
Danışman: İbrahim Işıldak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nanoteknoloji, nanometre ölçeğinde malzemelerin üretilmesi, karakterizasyonu, manipülasyonu ve kullanımına odaklanarak gelişen bir alandır. Nanopartiküllerin, özellikle metalik nanopartiküllerin çeşitli alanlarda geniş ve kapsamlı uygulanabilir olması nedeniyle bu nanopartiküllere yüksek bir ticari talep mevcuttur. Nanopartikül sentezi için konvensiyonel yöntemler, nanopartikülleri toksik kalıntılar ile birlikte üretmesinin yanı sıra oldukça pahalıdır. Nanopartiküller üzerindeki bu toksik kalıntıların varlığı, çevresel toksisite, sitotoksisite ve kanserojenite gibi klinik ve biyomedikal uygulamaları sınırlayabilecek potansiyel riskler oluşturabilir. Bu nedenle günümüzdeki bilimsel yaklaşımlarında, biyolojinin prensiplerini kimyasal ve fiziksel süreçlerle birleştirerek, nano-boyutlu partiküllerin spesifik fonksiyonlarla üretilmesi için nanobiyoteknoloji adı verilen yeni bir bilim dalı ortaya çıkmıştır. Nanopartiküllerin sentezi için biyolojik yöntemler hem ekonomik hem de çevresel olarak yeşildir. Çünkü daha büyük ölçekli üretim için bu uygulamalarda nispeten ucuz, basit ve kolayca ölçeklendirilebilen toksik olmayan malzemeler kullanılmaktadır. Öte yandan, nanoparçacıkların mikrodalga destekli ısıtma tekniği ile yeşil sentezi ise bu uygulamalarda ek faydalar sağlamaktadır. Bunun nedeni ise, bu tekniğin istenen kalite ile birlikte daha yüksek verime sebebp olan yüksek reaksiyon kinetiği ve yüksek reaksiyon hızları sağlamasıdır. Bu sebepleri, kapsamları ve avantajları ele aldığımızda bu çalışmanın temel amacı, bitkisel ekstraklarını indirgeyici, kapaklayıcı ve stabilize edici maddeler olarak kullanılması ile gümüş ve bakır nanoparçacıkların sentezlenmezi olarak belirlendi. Çalışmada, nanoparçacıkların kolay ve hızlı fitosentezi için iki paramtre (zaman ve sıcaklık) yönünden optimize edilmiş olan mikrodalga ışınlama yöntemi kullanılmıştır. Gümüş nanoparçacıkların (AgNPs) sentezi için taze Malus pumila (elma), Cuminum cyminum (kimyon) tozu, taze Zingiber officinale (zencefil), Rosa santana (gül) taçyaprağı, Citrus limon (limon) kabuğu ve Citrus sinensis (portakal) kabuğun sulu ekstraksiyonu kullanırken, bakır nanoparçaların (CuNPs) sentezi için taze Zingiber officinale (zencefil), kuru Camellia sinensis (yeşil çay), Citrus sinensis (portakal) suyu ve Pinus brutia (Kızılçam) kabuğun ekstraksiyonu kullanılmıştır. Başarılı sentez işlemlerinden sonra, nanopartiküllerin miktarı ve kalitesi UV-Vis spektroskopisi, Fourier Transforms İnfrared (FTIR) spektroskopisi, X-Işını Kırınımı (XRD) analizi, Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM), Partiküllerin Boyut Ölçümü ve Zeta Potansiyel Ölçümü (Zeta sizer) ile karakterize edilmiştir. TEM mikrografları ile neredeyse yuvarlak veya oval şekilli nanopartiküllerin (AgNPs & CuNPs) varlığı doğrulanmıştır. AgNP'ler için, ortalama çapı 41,86 nm ile birlike en büyük boyutlu olan (7,5 - 69,83 nm) nanopartiküller (ClAgNP) Citrus limon kabuğu ekstraksiyondan elde edilirken, Cuminum cyminum çekirdeği kabuğu ekstraksiyondan ortalama çapı 14,30 nm ile birlikte en küçük boyutlu (1,84 - 20,80 nm) nanopartiküller (CcAgNP) tespit edilmiştir. Öte yandan CuNP'ler için, ortalama çapı 45,30 nm ile birlike en büyük boyutlu olan (17,59 - 149,92 nm) nanopartiküller (CasCuNP) Camellia sinensis ekstraksiyondan elde edilirken, Citrus sinensis suyudan ortalama çapı 17,58 nm ile birlikte en küçük boyutlu (6,93 - 20,70 nm) nanopartiküller (CisCuNP) tespit edilmiştir. Hem AgNP hem de CuNP'lerin antibateriyel potansiyelleri Gram pozitif (Staphylococcus aureus) ve Gram negatif (Escherichia coli) bakterilere karşı test edilmiştir. En küçük parçacık büyüklüğü aralığına ve en yüksek potansiyel değere sahip nanopartikül örneklerinin en iyi antibakteriyel aktiviteleri gösterdiği gözlenmiştir. Böylece, kimyon tohumu ekstraksiyondan elde edilen gümüş nanoparçacık (CcAgNP), 12,53 mm maksimum inhibisyon zonlarıyla10,30 mm çapındaki sırasıyla S. aureus ve E. coli'ye karşı en yüksek antibakteriyel etkinliği göstermektedir. Aynı şekilde, portakal suyu ekstraksiyondan elde edilen bakır nanoparçacık (CisCuNP), 12,60 mm maksimum inhibisyon zonlarıyla10,83 mm çapındaki sırasıyla S. aureus ve E. coli'e karşı en yüksek antibakteriyel etkinliği göstermektedir. Dolayısıyla, genel sonuçlar göz önüne alındığında, bakır nanoparçacıkların aksine gümüş nanoparçacıkların daha güçlü antibakteriyel aktivite gösterdiği söz konusudur. Bu çalışmada, ayrıca, hem AgNP hem de CuNP'lerin in vitro sitotoksik etkilerin, XTT testi ile normal fare fibroblast hücre hattı (L929) üzerinde belirlenmiştr. Sonuçlara göre, nanopartiküllerin artan konsantrasyonlarından (0,1 - 5,0 μg/mL) hücre canlılığı önemli ölçüde etkilenmemiştir; Dolayısıyla, fitosentezlenmiş nanopartiküllerin hiçbirinin, verilen konsantrasyonlarda L929 hücreleri üzerinde toksik etkisi olmadığı açıktır.