Porphyridium cruentum mikroalginden biyojenik nanopartiküllerin sentezlenmesi
Investigation of biogenic nanoparticles synthesis from Porphyridium cruentum microalgae
Yazar: TUĞÇE MUTAF KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. SUPHİ ŞURİŞVAN ÖNCEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında gümüş, çinko, demir ve titanyum metal nanopartiküllerin sentezi için hücre içi ve hücre dışı metabolitler açısından zengin olan Porphyridium cruentum mikroalgi model biyolojik ajan olarak seçilmiştir. 
Öncelikle gümüş, çinko, demir ve titanyum nanopartiküllerin sentezi hücre içi ve hücre dışı yöntemle gerçekleştirilmiştir. Ön optimizasyon çalışması için metal çözeltisinin derişimi ile metal çözeltisi/süpernatant ve metal çözeltisi/biyokütle oranı parametreleri optimize edilmiştir. Sentezlenmiş olan nanopartiküller dinamik ışık saçılımı (DLS), UV-Vis spektrofotometresi ve antimikrobiyal aktivite testi ile karakterize edilmiş, en küçük partikül boyutuna sahip ve stabilitesi en yüksek nanopartiküllerin titanyum metali ile kültür süpernatantı kullanılarak hücre dışı yöntemle üretilebildiği belirlenmiştir. Bir sonraki aşamada süpernatanttan titanyum nanopartiküllerin büyük ölçekli ve daha kontrollü şartlarda sentezi için foto-biyojenik nanopartikül reaktör sistemi kullanılmıştır. Reaktörde üretim esnasında pH, inkübasyon süresi ve karıştırma hızı parametrelerinin nanopartikül boyutuna ve stabilitesine olan etkisi araştırılarak üretim koşullarının optimizasyonu sağlanmıştır. Boyutları 60-130 nm arasında dağılım gösteren titanyum nanopartiküller; 10 mM Titanyum (IV) bis(amonyum laktato) dihidroksit metal çözeltisi derişimi ve 5,1 metal çözeltisi/süpernatant (v/v) oranı ile ortam pH'ı 7,5 iken 300 rpm'de 0,37 saat inkübasyonla üretilmiştir. Optimum koşullarda üretilmiş olan titanyum dioksit nanopartiküller DLS, UV-Vis spektrofotometresi, FTIR ve SEM'de boyut ve morfolojik olarak karakterize edilmiştir. Biyolojik karakterizasyon olarak ise antioksidan ve antimikrobiyal aktiviteleri test edilerek biyoteknolojik çalışma alanlarında kullanım potansiyeli araştırılmıştır.

Anahtar sözcükler: mikroalg, Porphyridium cruentum, metal nanopartikül, biyojenik sentez, foto-biyojenik nanopartikül reaktör sistemi

Abstract:
In this thesis, Porphyridium cruentum microalgae as a model biological source, rich in intracellular and extracellular metabolites, was utilized for the synthesis of silver, zinc, iron and titanium metal nanoparticles.
At first, the synthesis of silver, zinc, iron and titanium nanoparticles was carried out by intacellularly and extracellularly. For the preliminary optimization study, the metal salt solution/supernatant and metal salt solution/biomass quantity parameters were optimized by the concentration of metal solution. The synthesized nanoparticles were characterized by Dynamic Light Scattering (DLS), UV-Vis spectroscopy and antimicrobial activity test. According to these characterizations, it has been determined that nanoparticles with the smallest particle size and the highest stability can be produced by titanium metal by extracellular method using culture supernatant. In the next step, photo-biogenic nanoparticle reactor system was used for the synthesis of titanium nanoparticles from supernatant under large scale and more controlled conditions. The effects of pH, incubation time and agitation rate parameters on particle size and stability during production, were investigated in the reactor and optimization of the production conditions was achieved. Titanium nanoparticles with sizes ranging from 60-130 nm; It was produced with 10 mM Titanium (IV) bis (ammonium lactato) dihydroxide metal solution concentration and 5,1 metal solution / supernatant (v / v) ratio while incubation at 300 rpm at 0.37 hour. Titanium dioxide nanoparticles produced under optimum conditions are characterized in size and morphology in DLS, UV-Vis spectrophotometer, FTIR and SEM. As a biological characterization, antioxidant and antimicrobial activities were tested and the potential for use in biotechnological study areas was investigated.

Keywords: microalgae, Porphyridium cruentum, metal nanoparticles, biogenic synthesis, photo-biogenic nanoparticle reactor system