Bazı Bacillus suşlarının bakır, çinko ve selenyum nanopartikül üretimlerinin araştırılması
Investigation of the productions of copper, zinc, and selenium nanoparticles by some Bacillus strains
Yazar: FİKRİYE ALEV AKÇAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYŞE AVCI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Anahtar Kelimeler: Bacillus, nanopartikül, biyosentez, selenyum
Bu çalışmada, bazı toprak ve gıda örneklerinden izole edilen Bacillus suşlarının bakır, çinko ve selenyum nanopartiküllerini üretim yetenekleri araştırılmıştır. Nanopartikül (NP) üretimi, bakterilerin nutrient broth besiyerinde geliştirilmesinin ardından santrifüj ile ayrılmaları sonucu elde edilen hücresiz sıvının kullanımı ile gerçekleştirilmiştir.
Yapılan çalışmalar sonucunda kullanılan 34 adet izolatın bakır ve çinko NP'lerini üretme yeteneğinde olmadığı anlaşılmıştır. Bunun yanında, çalışma kapsamında Kocaeli ilinden alınan bir toprak örneğinden izole edilen Bacillus sp. EKT1 suşunun selenyum nanopartiküllerini (SeNP) ürettiği belirlenmiştir. Bu nedenle, çalışmaya bu bakteri tarafından SeNP üretimi ile devam edilmiş; NP üretimine pH (3-11), sıcaklık (30-45oC), SeO2 konsantrasyonu (3,5-9,0 mM) ve reaksiyon süresinin (0-96 saat) etkisi belirlenmiştir. SeNP oluşumu rengin açık sarıdan kiremit kırmızısına dönüşmesi ile ve oluşan rengin absorbansının UV-VIS spektrofotometrede 568 nm dalga boyunda ölçülmesi ile takip edilmiştir.
Çalışılan pH aralığında sadece pH 7 ve 9'da SeNP üretimi gerçekleşmiştir. Spektrofotometrik ölçümlere göre en iyi üretim 6,5 mM SeO2 konsantrasyonuna sahip, pH'sı 9,0 olan ortamda, 33oC'de ve 96 saatte gözlenmiştir. Ayrıca, üretim koşullarının oluşan NP boyutuna etkisi NP'lerin alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) analizi yapılarak belirlenmiştir. Analiz sonuçlarına göre, üretilen NP'lerin ortalama boyutunun 50-150 nm olduğu belirlenmiştir. En küçük partikül boyutu 5,6 mM SeO2 konsantrasyonuna sahip ortamda elde edilirken, artan SeO2 konsantrasyonlarının ise NP boyutunun artmasına yol açtığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, pH 9,0'da da NP boyutunun arttığı ve yine bu pH'da agregasyonun gerçekleştiği gözlenmiştir. 33oC'de en küçük boyutlu NP'ler sentezlenmiş, artan ve azalan sıcaklıklarda ise NP boyutu artmıştır. NP'lerin Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ile analizi yapılmış ve biyolojik moleküllerin NP'lere kaplama ajanı görevi yaptığı ortaya konmuştur. X-ışını kırınımı (XRD) spektroskopisi ile yapılan analiz sonucunda oluşan NP'lerin amorf yapıda olduğu saptanmıştır. SeNP'lerinin antimikrobiyel ve antifungal özelliğe sahip olmadığı; ancak antioksidan aktivitesinin bulunduğu saptanmıştır.

Abstract:
Keywords: Bacillus, nanoparticle, biosynthesis, selenium
In this study, the abilities of Bacillus strains isolated from some soil and food samples to produce copper, zinc, and selenium nanoparticles were investigated. Nanoparticle (NP) production was performed using cell-free extract obtained after centrifugation of the bacteria that were grown on nutrient broth medium.
A total of 34 isolates were used in the study and none of them were able to produce copper and zinc NPs. Besides, a novel strain that was isolated from a soil sample collected from Kocaeli province has produced selenium nanoparticles (SeNPs). For that reason, the study was continued by using this bacterium for SeNPs production. The effects of pH (3-11), temperature (30-45°C), SeO2 concentration (3.5-9.0 mM) and reaction time (0-96 hours) on the synthesis of NPs were determined. The formation of SeNPs was inspected by observing the color change from light yellow to brick-red and by measuring the absorbance at 568 nm using a UV-VIS spectrophotometer.
SeNPs production was realized only at pH 7 and 9 in the pH range studied. According to spectrophotometric measurements, the best production was achieved in the medium contained 6.5 mM SeO2 concentration at pH 9.0 and 33°C in 96 hours. Furthermore, the effects of the production conditions on the size of NPs were determined by performing the field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis of NPs. According to the results of the analysis, it was determined that the average sizes of NPs synthesized were between 50 and 150 nm. The smallest sizes of NPs were obtained in the medium having 5.6 mM SeO2, on the other hand increased SeO2 concentrations led to an increase in the size of NPs. In addition, the size of NPs also increased at pH 9, and this pH caused the aggregation of NPs. The smallest NPs were synthesized at 33°C and the sizes increased at temperatures below and over 33°C. NPs were analyzed by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and it was revealed that the biological molecules served as the capping agents for the NPs. X-ray diffractometer (XRD) analysis indicated that the NPs were amorphous. SeNPs did not have antimicrobial and antifungal properties; however antioxidant activity was detected.