CuO, ZnO ve TiO2 nanopartiküllerinin Mentha aquatica L. bitkisinin yaprak ekstraktı kullanılarak biyosentezi, karakterizasyonu ve genotoksik etkileri
Characterization and genotoxic effects of biologically synthetized CuO, ZnO and TiO2 nanoparticles using Mentha aquatica L. leaf extract
Yazar: FATİH DOĞAN KOCA
Danışman: PROF. DR. FATİH DUMAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
100 nm'den daha küçük boyuta sahip olan nanopartiküller, geniş yüzey alanlarına ve yüksek yüzey enerjisine sahiptir. Nanomalzemeler sahip oldukları bu eşsiz özellikleri sayesinde tıpta, biyomedikal, elektronik uygulamaları, ilaç salınımı ve gen transferi, kozmetik sanayi ve biyosensör uygulamalarında kendisine yer bulmaktadır. Bu çalışmada, Mentha aquatica bitkisinin yaprak özütü ile CuO, ZnO ve TiO2 nanopartikülleri (NP) biyolojik yöntemle sentezlenmiştir. Sentezlenen NP'lerin karakterizasyonu UV-Vis, yüzey yükü, SEM, XRD, FT-IR, DLS ve TGA ile gerçekleştirilerek, genotoksik ve sitotoksik özellikleri incelenmiştir. CuO NP'nin ışık emme noktası 343 nm, yüzey yükü -13.9 mV, ortalama boyutu 57 nm olarak belirlenmiştir. ZnO NP'nin ışık emme noktasının 366 nm, yüzey yükünün -13.3 mV, ortalama boyutunun 74 nm civarında olduğu gözlenmiştir. TiO2 NP'nin ışık emme noktası 354 nm, yüzey yükü -37.6 mV, ortalama boyutu 69 nm olarak tespit edilmiştir. Sentezlenen nanopartiküllerin plazmid DNA'sı  (pBR 322) ile etkileşimi incelenmiş, konsantrasyon artışı ile DNA yapılarında hasara neden olduğu gözlenmiştir. CuO NP'nin çalışılan tüm konsantrasyonlarında DNA hasarına yol açtığı ve bu hasarın iyon formuna göre daha şiddetli olduğu gözlenmiştir. ZnO ve TiO2 NP'lerin konsantrasyon artışına bağlı olarak plazmid DNA'sında hasara yol açtığı belirlenmiştir. Fare kemik iliği kaynaklı mezankimal kök hücreleri (rKİ-MKH)  üzerinde yapılan sitotoksisite testlerinde CuO, ZnO ve TiO2 NP'lerin konsantrasyon ve zamana bağlı olarak hücre canlılığında azalmaya neden olduğu kaydedilmiştir. Ayrıca Cu, Zn ve Ti iyon formlarının nano formuna kıyasla fare kemik iliği kaynaklı mezankimal kök hücre canlılığında daha fazla azalmaya sebep olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada M. aquatica yaprak özütü ile CuO, ZnO ve TiO2 NP'lerin ucuz, kısa sürede ve çevre dostu yöntemle sentezlenerek genotoksik ve sitotoksik çalışmalarda kullanılabileceği öngörülmüştür. 
 
Anahtar Kelimeler: Mentha aquatica, CuO NP, ZnO NP, TiO2 NP, Biyosentez, 
		         Genotoksisite, Sitotoksisite.

Abstract:
Nanoparticles smaller than 100 nm have large surface areas and high surface energy. Nanomaterials with these unique properties have medical, biomedical, electronic, drug deliver, gene transfer, cosmetic and biosensor applications. In this study, CuO, ZnO and TiO2 nanoparticles (NP) were synthesized biologically with leaf extract of Mentha aquatica. Characterization of the synthesized NPs was carried with UV-Vis, Zeta, SEM, XRD, FT-IR, DLS and TGA, also genotoxic and cytotoxic properties were investigated. It was determined that the UV–Visible absorption spectra of the CuO NP was 343 nm, the zeta potantial was -13.9 mV and the average size was 57 nm. It was observed that the UV–Vis absorption spectra of the ZnO NP was 366 nm, the zeta potantial was -13.3 mV and the average size was around 74 nm. The UV–Vis absorption spectra of the TiO2 NP was 354 nm, the zeta potantial was -37.6 mV and the average size was 69 nm. The interaction of the synthesized nanoparticles with plasmid DNA (pBR 322) was investigated and it was observed that an increase in the concentration caused damage to the DNA constructs. CuO NP caused DNA damage at all studied concentrations and this damage was observed to be more severe than the ionic form. It has been determined that ZnO and TiO2 NPs caused damage to the plasmid DNA depending on an increase in the concentration. It has been noted that CuO, ZnO and TiO2 NPs in cytotoxicity tests on mouse bone marrow derived mesenchymal stem cells (rKi-MKH) caused a decrease in the cell viability depending on the concentration and time. It has also been determined that Cu, Zn and Ti ionic forms caused a further decrease in the mesenchymal stem cell viability induced by mouse bone marrow compared to the nanoparticles. In this study, it was predicted that CuO, ZnO and TiO2 NPs could be used in genotoxic and cytotoxic studies when synthesized with a cheap, short time and environmentally friendly method with the M. aquatica leaf extract.

Keywords: Mentha aquatica, CuO NP, ZnO NP, TiO2 NP, Biosynthesis, Genotoxicity,   
               Cytotoxicity