Isparta gülü posası kullanılarak yeşil sentez yoluyla elde edilen kolistin ve seftazidim-avibaktam konjuge gümüş nanopartiküllerin çok ilaca dirençli gram negatif bakterilere karşı antibakteriyel ve antibiyofilm etkinliğinin araştırılması
Investigation of antibacterial and antibiofilm efficacy of colistin and ceftazidime-avibactam conjugated silver nanoparticles obtained by green synthesis using İsparta rose pulp against multidrug-resistant gram negative bacteria
Yazar: YASEMİN CEZAROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MÜMTAZ CEM ŞİRİN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibiyotik dirençliliği =   ; Gram negatif bakteriler = Gram negative bacteria ; Gül posası = Rose pulp ; Güller = Roses ; Isparta gülü = Isparta rose ; Kolistin = Colistin ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Seftazidim = Ceftazidime ; Yeşil kimya = Green chemistry

Özet:
İnsan sağlığı açısından küresel bir tehdit haline gelen çok ilaca dirençli (MDR) gram negatif bakterilerle meydana gelen enfeksiyonların tedavisinde kolistin (COL), seftazidim-avibaktam (CZA) gibi ajanlara da direncin görülmesi üzerine yeni antimikrobiyal ajanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, Isparta gülü posası kullanılarak yeşil sentez ile COL ve CZA antibiyotiklerinin gümüşe konjuge edilerek nanoyapılı antimikrobiyal elde edilmesi, antimikrobiyal ve antibiyofilm etkinliğinin araştırılması amaçlanmıştır.
Sentezlenen gümüş nanopartiküller (AgNPs), COL@AgNPs, CZA@AgNPs ve COL&CZA@AgNPs'nin fizikokimyasal özellikleri UV-Vis spektrofotometresi, X-Işını Difraktometresi, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi, Yüksek çözünürlüklü-Geçirimli Elektron Mikroskobu, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Atomik Kuvvet Mikroskobu analizleri ile karakterize edilmiştir. MDR E. coli, K. pneumoniae, P. aeuruginosa ve A. baumannii olmak üzere toplam 31 klinik izolat ve 6 standart suş üzerinde nanopartiküllerin minimum inhibitör konsantrasyonu (MİK) ve minimum bakterisidal konsantrasyonu belirlenmiştir. Minimum biyofilm inhibitör konsantrasyonu ve minimum biyofilm eradikasyon konsantrasyonu kristal viyole boya yöntemiyle, biyofilm canlılığına olan etkileri ise 3-(4,5-dimethythiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) boya yöntemiyle değerlendirilmiştir. Sentezlenen nanopartiküllerin periferik kan mononükleer hücreleri (PKMH) üzerine sitotoksik etkilerinin olup olmadığı MTT boya yöntemi ile belirlenmiştir. 
Gerçekleştirilen analizler ile antibiyotik konjuge nanopartiküllerin kristal yapıya ve küresel morfolojiye sahip olduğu gösterilmiştir. Antibiyotik konjuge nanopartiküllerin MİK değerleri standart ve MDR klinik izolatlar üzerinde 0,125 ila 4 µg/mL arasında belirlenmiş ve serbest antibiyotiklerin MİK değerlerinden 1024 kata kadar (10 dilüsyon azalma) daha düşük inhibitör konsantrasyon göstermiştir (p<0,05). Nanopartiküller serbest antibiyotiklere kıyasla, P. aeruginosa PAO1 suşu üzerinde daha etkili biyofilm inhibisyon ve eradikasyon etkinliği göstermiştir. Nanopartiküller serbest antibiyotiklere göre yüksek konsantrasyonlarda bile PKMH canlılığı üzerinde inhibitör etki göstermemiştir. Bu sonuçlar yeşil sentez ile elde ettiğimiz nanopartiküllerin etkin bir antimikrobiyal ilaç olarak kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In the treatment of infections caused by multi-drug resistant (MDR) gram-negative bacteria, which has become a global threat to human health, new antimicrobial agents are needed due to the emergence of resistance to agents such as colistin (COL), ceftazidime-avibactam (CZA). In this study, it was aimed to obtain nanostructured antimicrobial by conjugating COL and CZA antibiotics to silver by green synthesis using Isparta rose pulp, and to investigate its antimicrobial and antibiofilm activity.
Physicochemical properties of synthesized silver nanoparticles (AgNPs), COL@AgNPs, CZA@AgNPs and COL&CZA@AgNPs were characterized using UV-Vis spectrophotometer, X-Ray Diffractometry, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, High-resolution-Transmittance Electron Microscope, Scanning Electron Microscope and Atomic Fource Microscope methods. The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration of nanoparticles were determined on a total of 31 clinical isolates and 6 standard strains, including MDR E. coli, K. pneumoniae, P. aeuruginosa and A. baumannii. The minimum biofilm inhibitor concentration and the minimum biofilm eradication concentration were evaluated by the crystal violet dye method, and their effects on biofilm viability were evaluated by the 3-(4,5-dimethythiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) dye method. Whether the synthesized nanoparticles have cytotoxic effects on peripheral blood mononuclear cells (PKMH) was determined by MTT dye method. 
The analyzes performed showed that the antibiotic conjugated nanoparticles had a crystalline structure and a spherical morphology. MIC values of antibiotic conjugated nanoparticles were detected between 0.125 and 4 µg/mL on standard and MDR clinical isolates and showed inhibitory concentration up to 1024 fold (10 dilution decrease) lower than MIC values of free antibiotics (p<0.05). Compared to free antibiotics, nanoparticles showed more effective biofilm inhibition and eradication activity on P. aeruginosa PAO1 strain. Nanoparticles did not show an inhibitory effect on PKMH viability even at higher concentrations compared to free antibiotics. These results reveal that the nanoparticles obtained by green synthesis have the potential to be used as an effective antimicrobial drug.