Florojenik metal sensör uygulamaları için yapraklardan karbon kuantum noktaların eldesi ve antimikrobiyal etkilerinin belirlenmesi
Synthesis and determination of antimicrobial effect of carbon quantum dots from leaves for fluorogenic metal sensor applications
Yazar: GÜLHAN KALAYCI
Danışman: PROF. DR. GÜLŞİN ARSLAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada Cydonia oblonga (ayva yaprağı), Juglans regia (ceviz yaprağı), Platanus orientalis (çınar yaprağı), Laurus nobili (defne yaprağı), Herba erica (funda yaprağı), Betula pendula (huş yaprağı), Myrtus communis (mersin yaprağı), Oleae folium (zeytin  yaprağı) kullanılarak ilk kez karbon kuantum noktaları (CQDs) sentezlenmiş ve florojenik özelliklere sahip olan bu CQDs'ler sensör olarak metallerin ayırt edilmesinde kullanılmıştır. Çalışmada çevre dostu, etkili, kolay uygulanabilir ve ekonomik bir yöntem olan mikrodalga yöntemi ile su ortamında yeşil sentezle CQDs elde edilmiştir. CQDs'nin floresans özelliklerinin optimizasyonu için madde miktarı, uygulanan mikrodalga güç seviyesi ve mikrodalga ışımaya maruz kalma süresi çalışılmıştır. Diyaliz membran ile saflaştırmanın ardından liyofilize edilen CQDs kurutulmuş ve katı toz halinde elde edilmiştir. Sentezlenen CQDs'nin, UV-Görünür Alan, Floresan, FT-IR, TEM ile yapısal, morfolojik, floresans ve yüzey kimyasal özelliklerinin karakterizasyonu yapılmış ve kuantum verimi hesaplanmıştır. Sentezlenen CQDs'nin metal sensör olarak kullanılabilirliğini araştırmak için Li+, Sr2+, Ba2+, Al3+,Sn4+, Pb2+, Sb3+, Bi3+, Se4+, Cu2+, Mg2+, Ag+, Zn2+, Cd2+, As5+, Ti4+, Cr3+, B3+, Cr6+, Mn2+, Fe3+, Ni2+, Co2+ ve Pd2+ ile hazırlanan her bir metal çözeltisinden her CQD çözeltisine ilave edilerek floresans emisyon şiddetleri ölçülmüştür. CQDs'ın metal sensör davranışı belirlendikten sonra metal konsantrasyonu ve ortam pH'sı çalışılmıştır. Ayrıca, ilk kez bitki yapraklarından sentezlenen CQDs çözeltilerinin antimikrobiyal etkisi araştırılmıştır. Antimikrobiyal çalışmada Broth Mikrodilüsyon Metodu ve Minimum İnhibitör Konsantrasyon (MİK) yöntemi kullanılmıştır. Çalışmada CQDs çözeltilerinden bazılarının Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecium, Candida albicans bakterilerine karşı antimikrobiyal özellik gösterdiği saptanmıştır. Sonuçta karbon kaynağı olan yaprak atıklarından elde edilen CQDs metal sensör olarak değerlendirilmiş ve antimikrobiyal etkileri araştırılmıştır.

Abstract:
In this study, Cydonia oblonga (quince leaf), Juglans regia (walnut leaf), Platanus orientalis (sycamore leaf), Laurus nobili (laurel leaf), Herba erica (heather leaf), Betula pendula (birch leaf), Myrtus communis (myrtle leaf), Oleae folium (olive leaf) were used to produce carbon quantum dots for the first time. Carbon quantum dots (CQDs) have been synthesized and these CQDs, which have fluorogenic properties, have been used to distinguish metals by using them as sensors. In the study, CQDs were obtained by green synthesis in water using the microwave method, which is an environmentally friendly, effective, easily applicable and economical method. To optimize the fluorescence properties of CQDs, the effects of amount of substance, applied microwave power level and microwave irradiation exposure time were studied. After purification with dialysis membrane, lyophilized CQDs were dried and obtained as solid powder. The structural, morphological, fluorescence and surface chemical properties of the synthesized CQDs were characterized by UV-Visible Field, Fluorescence, FT-IR, TEM and the quantum yield was calculated. To investigate the usability of synthesized CQDs as metal sensors, emission intensities of Li+, Sr2+, Ba2+, Al3+,Sn4+, Pb2+, Sb3+, Bi3+, Se4+, Cu2+, Mg2+, Ag+, Zn2+, Cd2+, As5+, Ti4+, Cr3+, B3+, Cr6+, Mn2+, Fe3+, Ni2+, Co2+ ve Pd2+ emission intensities were measured by adding from each metal solution to each prepared CQDs solution. After determining the metal sensor behavior of CQDs, metal concentration and ambient pH were studied. Additionally, the antimicrobial effect of CQDs solutions synthesized from plant leaves was investigated for the first time. Broth Microdilution Method and Minimum Inhibitory Concentration (MIC) method were used in the antimicrobial study. In the study, it was determined that some of the CQDs solutions showed antimicrobial properties against Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecium, Candida albicans bacteria. As a result, CQDs obtained from leaf litter, which is a carbon source, were evaluated as metal sensors and their antimicrobial effects were investigated.