Benzil izotiyosiyanat/kitosan ve viyolasin/aljinat boncukların hazırlanması, karakterizasyonu ve bazı biyolojik aktivitelerinin incelenmesi
Preparation, characterization and investigation of some biological activities of benzyl isothiocyanate/chitosan and violacin/alginate beads
Yazar: ÇAĞDAŞ DENİZ PERİZ
Danışman: PROF. DR. SEYHAN ULUSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
İlaç dağıtım sistemleri, tıbbi potansiyeli bulunan moleküllerin biyoyararlanımını
ve etkinliğini arttırmak için pek çok çalışmaya konu olmuştur. Aktif molekül
yüklü polimer bazlı mikro/nano taşıyıcı sistemler, kontrollü ilaç salımı, artan
terapötik verimlilik, geleneksel salım sistemlerine kıyasla minimum dozaj ve
daha az yan etkiye sebep olmaktadır. İzotiyosiyanatlar (ITC'ler), Turpgiller
(Brassicaceae) familyasına ait bitkilerde doğal olarak üretilen, anti-mikrobiyal
ve anti-kanser özelliklere sahip, fitokimyasallardır. Fakat bu moleküller önemli
biyolojik özellikleri olmasına rağmen, suda çözünürlüğü, kararlılığı ve
biyoyararlanımları düşüktür.
Bu tez çalışmasında kitosan ve Na-aljinat biyopolimerleri kullanılarak Benzilizotiyosiyanat (BITC) ve viyolasin (VIO) salınımı için bir ilaç dağıtım sisteminin
hazırlanması amaçlanmıştır. İyonik jelasyon yöntemiyle, BITC-kitosan ve VIOalginat boncuklar hazırlanarak fizikokimyasal özellikleri Fourier dönüşümlü
Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) ile
incelenmiştir. Ayrıca BITC-kitosan ve VIO-alginat boncukların anti-bakteriyel ve
anti-biyofilm özellikleri değerlendirilmiştir.
BITC, S. aureus (20,6±0,5mm) ve E. coli (12,6±0.5mm) anti-bakteriyel etki
göstermiştir. Biyofilm oluşumunu S. aureus ve P. aeruginosa için sırasıyla %47,6
ve %49,8 oranında engellemiştir. VIO ekstraktı ise S. aureus için 12,5±0,7mm
inhibisyon zon çapı oluşturmuştur. Biyofilm oluşumunu ise S. aureus ve E. coli
için sırasıyla %50 ve %47,7 oranında inhibe etmiştir.
Hazırlanan BITC-kitosan boncukların ortalama boyutları BITC1 için 1006,0± 1,0,
BITC2 için 902±0,9 µm, BITC3 için 1013,0±0,7 ve VIO-aljinat boncukların ise
978±0,7µm olarak belirlenmiştir. Yapılan SEM analizlerinde boncukların
küresel ve düzgün morfolojilere sahip oldukları belirlenmiştir. BITC2-kitosan ve
VIO-alginat boncuklarda sırasıyla %72 ve %64 ilaç yükleme kapasitesine sahip
olduğu tespit edilmiştir. BITC2-kitosan boncukların S. aureus ve E. coli için
14,4±0,5 ve 17,0±0,5 mm inhibisyon zon çapı oluşturduğu tespit edilmiştir.
Ayrıca S. aureus, E. coli, E. faecalis ve P. aueruginosa için biyofilm oluşumunu
vi
sırasıyla %49,3, %48,2, %42,7 ve %40,5 oranında inhibe etmiştir. VIO-aljinat
boncukların ise S. aureus, E. coli, E. faecalis ve P. aueruginosa'da biyofilm
oluşumunu sırasıyla %72,5 %46,2, %54,9 ve %48,5 oranında inhibe ettiği
belirlenmiştir.
Bu çalışmanın sonuçları BITC-kitosan ve VIO-aljinat boncukların önemli antibakteriyel ve anti-biyofilm özellikleri ile tıbbi ve gıda koruyucu olarak kullanım
potansiyeli olduğunu desteklemektedir.

Abstract:
The distribution systems of pharmaceuticals have been the subject of numerous
studies aiming to enhance the bioavailability and efficacy of molecules with
medical potential. Active molecule-loaded polymer-based micro-/nanocarrier
systems contribute to controlled drug release, increased therapeutic efficiency,
lower dosage (compared to traditional release systems), and reduced side
effects. Isothiocyanates (ITCs) are phytochemicals naturally produced in plants
of the Brassicaceae family, possessing anti-microbial and anti-cancer properties.
However, despite their significant biological features, these molecules exhibit
low water solubility, stability, and bioavailability.
This thesis aims to develop a drug delivery system using chitosan and sodium
alginate biopolymers for the release of Benzyl Isothiocyanate (BITC) and
violacein (VIO). To this end, through the ionic gelation method, BITCchitosan/VIO-alginate beads were prepared, and their physicochemical
properties were analyzed using FTIR and SEM. Furthermore, the anti-bacterial
and anti-biofilm properties of these BITC-chitosan and VIO-alginate beads were
assessed.
BITC was observed to exhibit an anti-bacterial activity against S. aureus
(20.6±0.5 mm) and E. coli (12.6±0.5 mm). It inhibited biofilm formation by
47.6% and 49.8% for S. aureus and P. aeruginosa, respectively. VIO extract
produced an inhibition zone diameter of 12.5±0.7 mm for S. aureus and
inhibited biofilm formation by 50% and 47.7% for S. aureus and E. coli,
respectively.
The average diameters of BITC-chitosan beads were calculated to be 1006.0±1.0
µm for BITC1, 902±0.9 µm for BITC2, 1013.0±0.7 µm for BITC3, and 978±0.7 µm
for VIO-alginate beads. The SEM analysis revealed that the beads exhibited
spherical and uniform morphologies. BITC2-chitosan and VIO-alginate beads
had drug-loading capacities of 72% and 64%, respectively. BITC2-chitosan
beads produced inhibition zone diameters of 14.4±0.5 mm and 17.0±0.5 mm for
S. aureus and E. coli, respectively. Additionally, they inhibited biofilm formation
viii
by 49.3%, 48.2%, 42.7%, and 40.5% for S. aureus, E. coli, E. faecalis, and P.
aeruginosa, respectively. VIO-alginate beads inhibited biofilm formation by
72.5%, 46.2%, 54.9%, and 48.5% for S. aureus, E. coli, E. faecalis, and P.
aeruginosa, respectively. The results of this study support the potential use of
BITC-chitosan and VIO-alginate beads as medical materials and food
preservatives thanks to their significant anti-bacterial and anti-biofilm
properties