Metal bazlı nanoparçacıkların DNA etkileşimlerinin incelenmesi
Examination of DNA interactions of metal-based nanoparticles
Yazar: SEDEF ÖZEL
Danışman: PROF. DR. BURAK ÇOBAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: DNA = DNA ; Demir = Iron ; Gümüş = Silver ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Yeşil sentez = Green synthesis

Özet:
Bu çalışmada, bitki özütleri kullanılarak sentezlenen serbest gümüş ve diğer metal bazlı nanopartiküllerin karakterizasyonu ve DNA etkileşimlerinin spektrofotometrik yöntemler kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır.
Hedera helix, Eurhynchium striatum ve Polytrichum formosum bitki özütleri kullanılarak gümüş nanopartiküller (AgNP) sentezlenmiştir. Bu çalışma, AgNP'lerin ucuz, çevre dostu ve kolay olan çeşitli bitki özütleri ile sentezlendiğini göstermiştir. Ayrıca demir iyonlarından birlikte çöktürme yöntemiyle manyetit (Fe3O4) nanopartikülleri hazırlanmıştır. Bu nanopartiküller PDMAEMA-PHB polimeriyle kaplanmıştır. Daha sonra amino asit (AA) ve AA-izokinolin (AA-Isq) ile kenetlenmiş manyetitler de hazırlanmıştır. 
Metal bazlı nanopartiküllerin karakterizasyonu Fourier dönüşüm kızılötesi spektrum (FTIR), dinamik ışık saçılımı (DLS), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile gerçekleştirilmiştir. Gümüş nanopartiküllerin DLS analizi ile ortalama parçacık boyutu 90-200 nm, TEM analizi ile 10-70 nm ve SEM analizi ile 25-100 nm arasında parçacık büyüklüğüne sahip olduğu tespit edilmiştir.
Metal bazlı nanopartiküllerin DNA etkileşimleri UV-Vis titrasyonu, floresans spektroskopisi ve agaroz jel elektroforezi metotlarıyla çalışılmıştır. UV-Vis titrasyon metodu ile parçacık-DNA etkileşimlerinin varlığı tespit edilmiş, yarışmalı floresans spektroskopisi ile de etkileşimin türü hakkında yorum yapılmıştır. AgNP@H.helix ve AgNP@E.striatum nanopartiküllerin DNA ile oyuk bağlanması yoluyla etkileştiği ve AgNP@P.formosum nanopartiküllerin DNA ile yüzeysel etkileşim yaptığı düşünülmektedir. Elektroforez çalışmalarında AgNP@H.helix nanopartikülü DNA yapısını bozarken, AgNP@E.striatum ve AgNP@P.formosum'un DNA'ya hasar vermediği belirlenmiştir.
UV-Vis titrasyonu sonuçları PDMAEMA-PHB polimeriyle kaplanan ve amino asit bağlanmış manyetit nanopartiküllerin DNA ile elektrostatik etkileşim yaptığını göstermiştir. Buna karşın Fe3O4@AA@Isq nanopartikülleri aromatik izokinolin yardımıyla DNA baz çiftleri arasına interkalasyon yaptığı tespit edilmiştir.
Sonuçlar, AgNP@H.helix ve AgNP@E.striatum'un DNA ile elektrostatik etkileşim veya oyuk bağlanması yoluyla etkileştiğini, AgNP@P.formosum'un yüzeysel etkileşim yaptığını ve Fe3O4@AA@Isq nanopartiküllerin ise DNA'ya interkalasyon yaptığını göstermektedir. Pozitif yüklü Fe3O4-PDMAEMA-PHB ve Fe3O4@AA nanopartiküller ile DNA'nın negatif yüklü fosfat grupları arasındaki elektrostatik etkileşim yoluyla metal nanopartiküllerin DNA ile etkileştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the synthesis, characterization, and DNA interactions of free silver and other metal-based nanoparticles synthesized using plant extracts were studied.
Silver nanoparticles (AgNP) were synthesized using Hedera helix, Eurhynchium striatum, and Polytrichum formosum plant extracts. This study showed that AgNPs were synthesized from several plant extracts which were inexpensive, eco-friendly, and easy to produce. In addition, magnetite (Fe3O4) nanoparticles were prepared by the method called co-precipitation. These nanoparticles were coated with PDMAEMA-PHB polymer. Also, magnetite nanoparticles clamped with amino acids (AA) and AA-isoquinoline (AA-Isq) were prepared.
The obtained metal-based nanoparticles were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis methods. AgNPs with the size range of 10-200 nm was confirmed by DLS, TEM, and SEM. EDX confirmed the elemental composition of AgNPs.
The DNA interactions of metal-based nanoparticles were studied by UV-Vis titration, fluorescence spectroscopy, and agarose gel electrophoresis methods. By the UV-Vis titration method, the presence of particle-DNA interactions was determined, and analysis was performed on the type of interaction by competitive fluorescence spectroscopy. According to the UV-Vis titrations, AgNP@H.helix and AgNP@E.striatum nanoparticles interacts by electrostatic or groove binding with DNA, and AgNP@P.formosum interact superficially with DNA. In electrophoresis studies, was determined that the AgNP@E.striatum and AgNP@P.formosum did not damage DNA, while AgNP@H.helix nanoparticle disrupted DNA structure.
UV-Vis titration results showed that magnetite nanoparticles coated with PDMAEMA-PHB polymer and bound to amino acids interact electrostatically with DNA. However, was found that Fe3O4@AA@Isq nanoparticles intercalate with DNA binding between base pairs with the help of aromatic isoquinoline.
The results suggest that AgNP@H.helix and AgNP@E.striatum interacts with DNA by electrostatic or groove binding, AgNP@P.formosum interact superficially with DNA, and Fe3O4@AA@Isq interacts by intercalating with DNA. Also was determined that the metal nanoparticles interact with DNA through electrostatic interaction between positively charged Fe3O4-PDMAEMA-PHB and Fe3O4@AA nanoparticles and negatively charged phosphate groups of DNA.