Avokado (Persea Americana) bitkisi kabuğu ekstraktından yeşil sentez ile elde edilengümüş nanoparçacıkların biyomedikal uygulamalarda incelenmesi
Investigation of silver nanoparticles in biomedical applications obtained from avocadoplant peel extract using green synthesis
Yazar: MELİKE KARADENİZ
Danışman: DOÇ. DR. ŞÜKRÜ GÖKHAN ELÇİ
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; Yeşil sentez = Green synthesis

Özet:
Gümüş nanoparçacıkların (AgNP) biyomedikal uygulamalarda kullanılabilirliği, onların fizikokimyasal özelliklerine, biyouyumluluğuna ve biyolojik sistemlerdeki etkinliğine bağlıdır. Fonksiyonel ve biyolojik olarak uyumlu AgNP'lerin yeşil sentezinde birçok bitki çeşidi ve kısımları kullanılmasına rağmen avokado kabuğunun indirgeyici ajan olarak oldukça az kullanımı dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, doğada atık olarak bulunan avokado kabuğunun değerlendirilmesi için çevre dostu, ekonomik ve kolay bir sentez yöntemi kullanılarak 12.0±2.0 nm boyutuna sahip AgNP sentezi yapıldı. Gümüş nanoparçacıkların yüzey plazmon rezonans (LSPR) özellikleri sayesinde kolorimetrik sensör sisteminde algılayacı olarak kullanılarak ağır metal iyonları ile olan etkileşimleri incelendi. Etkileşimler sonucu sistemin Hg2+ iyonuna spesifik olarak yanıt verdiği görüldü ve oluşan renk değişimleri hem çıplak gözle hem de UV-Görünür bölge spektrofotometre ile gözlemlendi. Sisteme ait LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 0,27 μM ve 0,81 μM olarak hesaplandı. Kolorimetrik sensör sistemi, gerçek sistemler üzerinde test edildi ve elde edilen geri kazanım değerleri atık suda %83,75, içme suyunda %97,5, deniz suyunda ve çeşme suyunda %103,75 olarak hesaplandı. Kolorimetrik özelliğinin yanı sıra, sentezlenen AgNP'nin antibakteriyel etkisi ve antikanser özellikleri incelendi. Gram pozitif; Staphylococcus aureus ve gram negatif; Escherichia coli bakterileri kullanılarak antibakteriyel özelliği incelendi. Disk difüzyon yöntemi ile farklı AgNP konsantrasyon derişimlerine karşılık zon oluşumlarına bakıldı ve elde edilen sonuçlar Staphylococcus aureus için, 1,5-11 mm; Escherichia coli için 1-9 mm olarak gözlemlendi. AgNP'nin antikanser uygulamalarda kullanılabilirliği için Beas-2B (normal akciğer bronşiyal epitelyal hattı) ve N417 (küçük hücreli akciğer kanseri hattı) hücre hatları üzerinde sitotoksisite testi (MTT) yapıldı. AgNP çözücü kombinasyonları ve konsantrasyon değişimlerine göre hücre proliferasyonu ve sağ kalım (IC50) değerleri hesaplandı. AgNP-PBS, AgNP-Besiyeri, AgNP-BSA kombinasyonları varlığında Beas-2B hücrelerinde IC50 değerleri sırasıyla 224,6 ppm, 146,7 ppm, 201,3 ppm; N417 hücrelerinde ise 246,7 ppm, 290,7 ppm, 7,460e-061 ppm (belirsiz) olarak bulundu. Elde edilen sonuçlar avokado kabuğu ekstraktı ile sentezlenen AgNP'lerin potansiyel biyolojik özellikleri ve düşük konsantrasyonlarda bile etkili olması ile hastalıkların teşhisi ve tedavisi için umut vermektedir.

Abstract:
The usability of silver nanoparticles (AgNPs) in biomedical applications depends on their physicochemical properties, biocompatibility, and effectiveness in biological systems. Although many plant species and parts are used in the green synthesis of functional and biocompatible AgNPs, the use of avocado peel as a reducing agent is relatively low. In this study, an environmentally friendly, economical, and straightforward synthesis method was employed to produce AgNPs with a size of 12.0 ± 2.0 nm, using avocado peel, which is typically considered waste. Silver nanoparticles were utilized as sensors in a colorimetric sensor system due to their localized surface plasmon resonance (LSPR) properties, and their interactions with heavy metal ions were investigated. The system specifically responded to the Hg²⁺ ion, with resulting color changes observed both with the naked eye and via UV-Visible spectrophotometry. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) of the system were calculated to be 0.27 μM and 0.81 μM, respectively. The colorimetric sensor system was tested in real-world applications, yielding recovery values of 83.75% in wastewater, 97.5% in drinking water, and 103.75% in both seawater and tap water. In addition to its colorimetric properties, the antibacterial and anticancer effects of the synthesized AgNPs were examined. The antibacterial properties were assessed using gram-positive Staphylococcus aureus and gram-negative Escherichia coli bacteria. Zone formations were evaluated in response to different AgNP concentrations using the disk diffusion method, with results ranging from 1.5 to 11 mm for Staphylococcus aureus and 1 to 9 mm for Escherichia coli. Cytotoxicity tests (MTT) were performed on Beas-2B (normal lung bronchial epithelial) and N417 (small cell lung cancer) cell lines to evaluate the potential of AgNPs in anticancer applications. Cell proliferation and survival (IC50) values were calculated based on AgNP solvent combinations and concentration variations. For AgNP-PBS, AgNP-Medium, and AgNP-BSA combinations, the IC50 values were found to be 224.6 ppm, 146.7 ppm, and 201.3 ppm in Beas-2B cells; and 246.7 ppm, 290.7 ppm, and 7.460e-61 ppm (uncertain) in N417 cells, respectively. The results obtained provide hope for the diagnosis and treatment of diseases, highlighting the potential biological properties of AgNPs synthesized with avocado peel extract and their effectiveness even at low concentrations.