Metal oksit nanoparçacıklarının Kombucha mantarı ile sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of metal oxide nanoparticles with Kombucha mushroom and investigation of their properties
Yazar: ZEYNEP ÖZSERÇE HASTE
Danışman: PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA GÜRER ; PROF. DR. ZEYNEP SÜMER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kombucha çayı = Combucha tea ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Yeşil sentez = Green synthesis ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Bu çalışmada, yeşil sentez yöntemi ile Kombucha çayı (KÇ) kullanılarak çinko oksit nanoparçacıkları (ZnO-NPs) sentezlendi. Karşılaştırma amacı ile kimyasal bir yöntem olan sol jel (SJ) yöntemi ile de ZnO-NPs sentezlendi. Yeşil sentez yöntemi ile ZnO-NPs sentezi için 8, 12 ve 21. gün olarak farklı fermantasyon sürelerindeki KÇ kullanıldı. Kombucha çayı fermantasyon süresi ve reaksiyon sıcaklığı (25, 40 ve 60 0C) gibi değişen deney şartlarının ZnO-NPs'nin özellikleri üzerine etkisi incelendi. Ayrıca farklı derişimlerde (% 0.5, 1, 2 ve 5) hazırlanan lugol çözeltisi KÇ'a, fermentasyon başlamadan, belli oranda  (%1 v/v lugol) eklendikten sonra farklı fermantasyon sürelerinde ZnO-NPs L'i sentezlenerek özellikleri incelendi. Lugol katkılı KÇ kullanarak ZnO-NPs L'nin sentezinde en uygun deneysel koşullar reaksiyon sıcaklığı 60 0C, lugol derişimi %2 olarak belirlendi. Bu koşullarda ve farklı fermantasyon sürelerindeki KÇ ile sentezlenen ZnO-NPs(8. Gün), ZnO-NPs(21. Gün), % 2 lugol katkılı ZnO-NPs L2(8. Gün), ZnO-NPs L2(21. Gün) ve sol jel yöntemi ile sentezlenen ZnO-NPs(SJ) örneklerinin özellikleri Ultraviyole Spektroskopisi (UV), X-Ray Difraksiyonu (XRD), Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FTIR) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ile karakterize edildi. Ayrıca lugol çözeltisinin KÇ'nin pH'ı ve kombucha mantarının (KM) büyümesi üzerine etkisi 21 gün boyunca incelendi. Bu amaçla her gün pH ölçümü ve 4 günde bir KM'lerin görüntüsü alındı.
Çalışmanın ikinci bölümünde, farklı fermantasyon sürelerindeki KÇ ile sentezlenen ZnO-NPs(8. Gün), ZnO-NPs(21. Gün), % 2 lugol katkılı ZnO-NPs L2(8. Gün), ZnO-NPs L2(21. Gün) ve sol jel yöntemi ile sentezlenen ZnO-NPs(SJ) örneklerinin özellikleri incelendikten sonra kitosan (KTS) ile nanokompozitleri hazırlandı (ZnO-NPs/KTS). Bu nanokompozitler hazırlanırken ZnO-NPs/KTS kütlece oranı ¼ olarak kullanıldı. Daha sonra, bu farklı şartlarda sentezlenen ZnO-NPs/KTS nanokompozitleri ile Polietilen glikol (PEG) kullanılarak ZnO-NPs/KTS/PEG nanokompozitleri sentezlendi ve özellikleri UV, XRD, FTIR ve SEM teknikleri ile incelendi.
Çalışmanın üçüncü bölümünde farklı şartlarda sentezlenen ZnO-NPs'nin fotokatalitik özellikleri incelendi. Bunun için metilen mavisi (MM) kullanıldı. Fotokatalitik özellikleri üzerine etki eden faktörleri incelemek ve en iyi şartları belirlemek amacıyla pH, fatokatalizör miktarı ve MM derişimlerininin boya bozunumu üzerine etkisi incelendi. En yüksek boya bozunumu ZnO-NPs(8.gün) nanoparçacığı, 180 dk'da,  çözelti pH'i 7, MM derişimi 10-13 ppm ve fotokatalizör miktarı 15 mg/100 ml olmak üzere %81.51giderim miktarı ile sağladı.
Çalışmanın son bölümünde hazırlanan tüm KÇ'ler, ZnO-NPs, ZnO-NPs/KTS ve ZnO-NPs/KTS/PEG nanokompozitlerinin antibakteriyel özellikleri disk difüzyon yöntemi ile incelendi. Analiz sırasında Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniaeATCC700603, Enterococcus faecalis ATCC 29212, P. Aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 29213, Staphylococcus aureus ATCC 43300 bakterileri kullanıldı. Yapılan antibakteriyel analizler sonucunda bakterilerin ZnO-NPs/KTS/PEG kompozitlerine daha fazla antibakteriyel özellik gösterdiği tespit edildi.

Abstract:
In this study, zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) were synthesized using Kombucha tea (KÇ) with the green synthesis method. For comparison, ZnO-NPs were synthesized by the sol-gel (SJ) method, which is a chemical method. The effect of KÇ fermentation time and reaction temperature (25, 40, and 60 0C) on the properties of ZnO-NPs was investigated by using different fermentation times (Days  8, 12, and 21) in the green synthesis method. In addition, after preparing lugol solution at different concentrations (0.5, 1, 2, and 5%) and adding it to the KÇ at the beginning (1% v/v lugol) of fermentation of KÇ then ZnO-NPs were synthesized with lugol-infused KÇ at different fermentation times. The most suitable experimental conditions for the preparation of ZnO-NPs were determined as 60 0C reaction temperature and 2% Lugol concentration. The obtained ZnO-NPs samples were characterized by Ultraviolet Spectroscopy (UV), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). In addition, the effect of lugol solution on the pH of KÇ and the growth of kombucha mushroom (KM) was investigated for 21 days. For this purpose, daily pH measurement and the appearance of KMs were examined every 4 days.
In the second part of the study, synthesized ZnO-NPs(Day 8), ZnO-NPs(Day 21), ZnO-NPs L2(Day 8), ZnO-NPs L2(Day 21) and ZnO-NPs(SJ)' Nanocomposites of chitosan (KTS) with mash ratio of 1/4 (W/W) were prepared. Synthesized ZnO-NPs(Day 8), ZnO-NPs(Day 21), ZnO-NPs L2(Day 8), ZnO-NPs L2(Day 21) and ZnO-NPs(SJ) nanoparticles were used for synthesized ZnO-NP/KTS/PEG nanocomposites with The mass ratios 1/4/6 (w/w). The prepared nanocomposites were characterized by UV, XRD, FTIR and SEM techniques.
In the third part of the study, the photocatalytic properties of synthesized ZnO-NPs, ZnO-NPs/KTS and ZnO-NPs/KTS/PEG nanocomposites were investigated. For this, methylene blue (MM) was used. In order to examine the factors affecting the photocatalytic and to determine the best conditions, the effects of pH, photochatalyst amount and MM concentrations on dye removal were investigated. The best dye removal conditions were determined as pH 7, MM concentration of 10-13 ppm and the amount of photocatalyst 15mg/100 ml. 
In the fourth part of the study, antibacterial analyses of prepared all KÇ, ZnO-NPs, ZnO-NPs/KTS and ZnO-NPs/KTS/PEG nanocomposites were performed by disk diffusion method. For the aim, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603, Enterococcus faecalis ATCC 29212, P. Aeruginosa aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 29213, Staphylococcus aureus ATCC 43300 bacteria were used.  As a result of antibacterial analysis, it was concluded that all bacteria are more sensitive to ZnO-NPs/KTS/PEG composites.