Serratia marcescens ve Pseudomonas aeruginosa'ya yönelik altın nanoparçacık glukokonjugatların sentezi ve antimikrobiyal uygulamaları
Synthesis of gold nanoglycoconjugate towards Serratia marcescens and Pseudomonas aeruginosa, and their antimicrobial applications
Yazar: SEDANUR SANCAK
Danışman: DOÇ. DR. İDRİS YAZGAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Antimikrobiyal ajanlar = Antimicrobial agents ; Pseudomonas aeruginosa = Pseudomonas aeruginosa ; Serratia marcescens = Serratia marcescens

Özet:
Yüzeyi fonksiyonel hale getirilmiş nanoparçacıklar hedefe yönelik dizayn edilebilmeleri nedeniyle biyolojik uygulamalar için gün geçtikçe önemli hale gelmektedirler. Bu çalışma da laboratuvarda sentezlemiş olduğumuz galaktoz, mannoz, laktoz ve sellobiyoz türevlerini kullanılarak altın (Au), gümüş (Ag) nanoparçacıklar (NPlar) ve demir metal organik çerçeve glukonkonjugatları (FeMOFlar) sentezlendi. Her ne kadar çalışmanın amacı altın nanoparçacıkların antibiyotik ve amino asit modifiye şekillerinin S.marcescens ve P.aeruginosa üzerine olan antibakteriyel etkilerini incelemek olsa da, kıyaslama amacıyla AgNPlar ve FeMOF'larda çalışmaya dahil edilmiştir. Antibakteriyel aktivitenin hedef bakterilere seçimliliği ise çalışmaya diğer gram (+) ve gram (-) bakterilerin eklenmesiyle gerçekleştirildi. Çalışma da ilk adım olarak hangi yüzey kimyasına sahip AuNP, AgNP ve FeMOF'un daha güçlü antibakteriyel etkisi olduğu belirlendikten sonra minimum inhbisyon deişimi (MIC) ve minimum bakterisidal derişimi (MBC) belirlendi. MBC değerleri μg/mL seviyesinde bulundu. S.marcescens AuNP'lara 200 μg/mL seviyeleri için herhangi bir MIC/MBC değeri vermezken, sadece L3AP_AgNP ve L5AS_FeMOF/G5AS_FeMOFlara karşı bir duyarlılık göstermiştir. Buna karşın, P.aeruginosa ise G5AS_AuNP için 50 μg/mL MIC değeri vermiştir; AgNPlar söz konusu olduğunda ise hem MIC hem de MBC değerleri olarak 25 μg/mL seviyelerine inilebilmiştir. Genel olarak bakıldığında nanoyapı glukokonjugatların antibakteriyel aktivitelerininin nanomalzemenin yüzey kimyasına bağlı olduğu bulundu.

Abstract:
Surface functionalized nanomaterials have outstanding potentials in biological applications owing to their target specific design. In this study, we utilized laboratory synthesized carbohydrate-derivatives (i.e. galactose, mannose, lactose and cellobiose derivatives) for aqueous one-pot synthesis of gold (Au) and silver (Ag) nanomaterial glycoconjugates (NPs), and iron metal organic framework glycoconjugates (FeMOFs). Even though the goal of the study was to evaluate antibacterial capacity of the AuNPs and corresponding antibiotic and amino acid modified ones using S.marcescens and P.aeruginosa. However, in order to make a comparison, AgNPs and FeMOFs synthesized with the sugar ligands were used, where such other gram (-) and gram (+) bacterial species were included to evaluate the selectivity. As of first step, Au_NPs, Ag_NPs and Fe_MOFs were tested against a variety of gram (-) and gram (+) bacterial strains, where Ag_NPs gave moderate to high antibacterial activities against all the tested bacterial strains while Au_NPs and Fe_MOFs showed their bacterial toxicity mostly depending on the strain. Minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) tests were performed for the nanostructure glycoconjugates, where μg/mL MBC values were obtained. S.marcescens did not show any vulberability, as of MIC/MBC value, for the AuNPs under the tested highest concentrations (200 μg/mL) while it showed vulnerability towards L3AP_AgNP and L5AS_FeMOF/G5AS_FeMOFs. In conrast to this,  P.aeruginosa gave 50 μg/mL MIC for G5AS_AuNPs while MIC/MBC values went down to  25 μg/mL for most of the AgNPs. Overall, the findings revealed that the nanostructure glycoconjugates can provide selective toxicity as antibacterial and anticancer agents.