Biyolojik yollar ile sentezlenen organik/inorganik nanopartiküllerin biyoaktivitelerinin belirlenmesi ve tedavi amaçlı kullanımları
Determination of bioactivities of organic/inorganic nanoparticles synthesized by biological pathway their therapeuti̇c uses
Yazar: HAMIDEH HAMMAMCHI
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER CİHANGİR ; PROF. DR. REYHAN NESLİHAN GÜRSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Günümüzde nano-sistemler özellikle çok fonksiyonlu organik/ inorganik nanoparçacıklar biyomedikal alanında çok ilgi çekmektedir. Nanoteknolojide inorganik nanoparçacıklar olarak bilinen ve önemli bir yere sahip metalik nanopartiküller olarak bilinen gümüş nanopartiküller antibakteriyel ve antikanser özellik göstermektedir. Gümüş nanopartikülün insan teması gerektiren alanlarda kullanım bulması, nanopartikül sentezini biyolojik sistemlerle yapmaya yönlendirmektedir. Böylelikle daha çevre dostu yapılar ortaya çıkmaktadır. Organik nanoparçacıklar olarak bilinen pullulan biyopolimeri biyouyumlu, biyobozunur ve biyofonksiyonel özelliklerinden dolayı son derece ilgi çekmektedir. Bu özelliklerinin yanı sıra biyolojik yollar ile sentezlenebilmektedir.  Kanser tedavisinde kemoterapi uygulaması sırasında kanser özelliği taşıyan hücrenin yanında bireyin kendi sağlıklı hücrelerinin de yok edilmesi, kemoterapi yönteminin en büyük dezavantajıdır.  Nanoteknoloji alanında gerçekleştirilen çalışmaların amacı, yeni nanoyapılar tasarlayıp sentezlemek veya var olan nanoyapılara yeni özellikler kazandırmak ve bu özellikleri yeni işlevlerde kullanmaktır.   Son yıllarda rapor edilen çalışmalar sonucunda biyomedikal ve tıp alanlarında başta olmak üzere nanobiyoteknolojinin insanların yararına kullanılmasına yönelik veriler elde edilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmada mikroorganizma ve mikroorganizmaların metabolitleri kullanılarak hücre dışı organik/inorganik biyo-nanopartikül üretimine yeni ve biyolojik bir alternatif yaklaşım getirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, biyolojik yollarla sentezlenen organik biyopolimerin ve inorganik metal nanopartiküllerin komplekslerinin oluşturulması ve kanser hücreler üzerinde etkilerinin incelenmesidir. Mikroorganizmaların hücre ekstraktları kullanılarak sentezlenen biyomalzemelerin karakterizasyon işlemleri her bir nanomalzeme için gerçekleştirilerek, sentezlenen biyomateryallerin AgNP ve pullulan biyopolimerleri olduğu belirlenmiştir. Sentezlenen biyomateryallerin üretim ve sentez aşamasındaki farklı fiziksel ve kimyasal parametreleri optimize edilmiştir.  AgNP'ler ve Pullulan biyopolimerleri biyoaktivite çalışmaları gerçekleştirilerek elde edilen veriler doğrultusunda AgNP+Pullulan biyopolimer kompleksleri oluşturulmuştur.  Önce karakterize edilip daha sonra biyoaktivite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre AgNP'lerin antimikrobiyal, antibiyofilm, antioksidan ve sitotoksisite aktiviteleri pullulan biyopolimerine göre daha yüksektir. AgNP+Pullulan biyopolimer komplekslerinin biyoaktivite çalışmalarının sonucunda bu yapıların aktivitelerinin her iki biyomateryalden daha fazla olduğu görülmüştür.

Abstract:
Nowadays, nano-systems especially those multifunctional organic / inorganic nanoparticles are of particular interest in the biomedical field.  Silver nanoparticles, which are also known as inorganic nanoparticles and belong to the group of metallic nanoparticles having an important place in nanotechnology, exhibit antibacterial and anticancer properties. The use of silver nanoparticles in the field that requires human contact leads to nanoparticle synthesis with biological systems. Thus, more environmentally friendly structures emerge. 
Pullulan biopolymer, known as organic nanoparticles, is of great interest due to its biocompatible, biodegradable and biofunctional properties. In addition to these properties, it can be synthesized by biological pathways.  The main disadvantage of chemotherapy approach is the destruction of one's own healthy cells as well as the cell that has cancer characteristic during process. The aim of the studies in the field of nanotechnology is to design and synthesize new nanostructures or to add new features to existing nanostructures and to use these features in new functions.
As a result of the studies reported in recent years, data have been obtained for the use of nanobiotechnology for the benefit of people, mainly in biomedical and medical fields.
In this thesis study, a new and biological alternative approach to the production of extracellular organic / inorganic bio-nanoparticles has been introduced by using metabolites of microorganisms and microorganisms. The aim of this study has been established the complexes of organic biopolymers and inorganic metal nanoparticles synthesized biologically and to investigate their effects on cancer cells. The characterization procedures of the biomaterials which are synthesized by using cell extracts of microorganisms have been determined to be AgNP and pullulan biopolymers synthesized by performing nanomaterials for each nanomaterial.  The different physical and chemical parameters of the synthesized biomaterials at the production and synthesis stages were optimized.  AgNPs and pullulan biopolymers bioactivity studies were performed and AgNP + Pullulan biopolymer complexes were prepared according to the data obtained. It was first characterized and then bioactivity studies were carried out.  According to the results, antimicrobial, antibiotic, antioxidant and cytotoxicity activities of AgNPs are higher than pullulan biopolymer.  As a result of bioactivity studies of AgNP + Pullulan biopolymer complexes, it was observed that the activities of these structures were higher than both biomaterials.