Titanyum oksit (TiO) nanopartiküllerinin Symphoricarpos albus L. yardımlı biyosentezi, karakterizasyonu ve biyouyumluluklarının araştırılması
Investigation of Symphoricarpos albus L. assisted biosynthesis, characterization and biocompatibility of titanium oxide (TiO) nanoparticles
Yazar: UĞUR HANOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET KARADAYI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: 100 nm'nin altındaki boyutlara sahip olmaları ile karakterize edilen nanopartiküller makro boyutlu formlarından daha farklı fonksiyonel özellikler göstermeleriyle malzeme bilimi için yeni bir çağ başlatmıştır. Bu açıdan nanopartiküller, özellikle de metalik nanopartiküller başta biyoteknoloji, biyomedikal, biyosensör, tıp, ilaç, tekstil, endüstri, boya, kozmetik, gıda, çevre, elektronik, enerji, su yönetimi ve tarım gibi çok sayıda alanda kullanım alanı bulmuştur. Buna karşın fiziksel ve kimyasal temelli geleneksel üretim yöntemlerinin yüksek enerji gereksinimi ve çevreye zararlı süreçler içermesi gibi dezavantajları, güncel araştırmaları daha güvenli, ekonomik ve sürdürülebilir süreçleri kapsayan yeşil senteze yöneltmiştir. Bu nedenle çalışmamızda titanyum oksit nanopartiküllerinin Symphoricarpos albus L. bitki özütü kullanılarak sentezlenme imkanlarının araştırılması ve elde edilecek ürünlerin biyogüvenliklerinin test edilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmamızda kullanılan S. albus L. meyveleri Atatürk Üniversitesi Kampüsü'nden Kasım-Aralık 2022'de toplanmıştır. Örnekler laboratuvarda saf su ile yıkanmış ve 50 °C'lik etüvde kurutulmuştur. Daha sonra 10 g numune tartılarak havanda ezilmiş, üzerine 100 ml saf su eklenmiş ve 1 saat boyunca 60 °C'de 100 rpm karıştırma hızında muamele ile özüt hazırlanmıştır. Titanyum oksit nanopartiküllerinin yeşil sentezinde 50 ml titanyum öncüsü içeren çözeltiye 1 ml bitki özütü eklenmiş ve çözeltinin homojen olması için 150 rpm hızla 10 dakika karıştırılmıştır. Daha sonra reaksiyon ortamı 2M NaOH çözeltisi ile pH 12'ye ayarlanmıştır. Bunu takiben çözelti 2 saat boyunca 60 °C'de 400 rpm karıştırma hızında reaksiyona bırakılmıştır. Süre sonunda oluşan metalik nanopartiküller reaksiyon ortamından 15000 rpm hızda 15 dakikalık santrifüj uygulamasıyla ayrılmış ve 55°C'de 24 saat bekletilerek kurutulmuştur. Karakterizasyon için geçirimli elektron mikroskopisi ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi analizlerinden yararlanılmıştır. Ürünlerin biyouyumlulukları ise Ames/Salmonella, E. coli WP2 ve Allium test sistemleri ile araştırılmıştır.
Bulgular: Çalışmamızda titanyum oksit nanopartiküllerinin yeşil sentezi S. albus L. özütü kullanılarak başarıyla gerçekleştirilebilmiştir. Yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda ürünlerin boyutlarının 70-85 nm arasında değişkenlik gösterdiği ve küre-elips şekilli oldukları belirlenmiştir. Ayrıca XPS analizleri ile bu nanopartiküllerin titanyum ve oksijen içerikli oldukları doğrulanmıştır. Ames/Salmonella, E. coli WP2 ve Allium test sistemleri sonucunda ise 250 µg/ml konsantrasyona kadar genotoksik potansiyele sahip olmadıkları gözlenmiştir.
Sonuç: Çalışmamız sonucunda S. albus L. özütü kullanılarak yüksek biyouyumlu TiO nanopartiküllerinin yeşil sentez ile üretilebildiği ilk kez ortaya konmuştur.  
Anahtar Kelimeler: Biyouyumluluk, Symphoricarpos albus, Titanyum Oksit, Yeşil Sentez

Abstract:
Purpose: Nanoparticles, which are characterized by having dimensions below 100 nm, have started a new era for materials science by showing different functional properties than their macro-sized forms. In this respect, nanoparticles, especially metallic nanoparticles, have found use in many fields such as biotechnology, biomedical, biosensor, medicine, medicine, textile, industry, paint, cosmetics, food, environment, electronics, energy, water management and agriculture. On the other hand, the disadvantages of physical and chemical-based traditional production methods, such as high energy requirements and processes harmful to the environment, have led current research to green synthesis covering safer, more economical and sustainable processes. Therefore, in our study, it was aimed to investigate the possibilities of synthesizing titanium oxide nanoparticles using Symphoricarpos albus L. plant extract and to test the biosafety of the products to be obtained.
Method: S. albus L. berries used in our study were collected from Atatürk University Campus in November-December 2022. The samples were washed in the laboratory with distilled water and dried at 50 °C. Then, 10 g of sample was weighed and crushed in a pestle, 100 ml of distilled water was added to it and the extract was prepared by treatment at 100 rpm mixing speed at 60 °C for 1 hour. In the green synthesis of titanium oxide nanoparticles, 1 ml of plant extract was added to the solution containing 50 ml of titanium precursor and stirred for 10 minutes at a speed of 150 rpm to make the solution homogeneous. Then, pH was adjusted to 12 with 2M NaOH. The solution was then allowed to react at a mixing rate of 400 rpm at 60 °C for 2 h. At the end of the period, the formed metallic nanoparticles were separated from the reaction medium by centrifugation application for 15 minutes at a speed of 15000 rpm and dried for 24 hours at 55°C. Transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy analyzes were used for characterization. The biocompatibility of the products was investigated with Ames/Salmonella, E. coli WP2 and Allium test systems.
Findings: In our study, green synthesis of titanium oxide nanoparticles could be successfully achieved using S. albus L. extract. As a result of the characterization studies, it was determined that the dimensions of the products varied between 70-85 nm and that they were sphere-ellipse shaped. In addition, it was confirmed by XPS analysis that these nanoparticles contain titanium and oxygen. As a result of the Ames/Salmonella, E. coli WP2 and Allium test systems, it was observed that they did not have genotoxic potential up to 250 µg/ml concentration..
Results: As a result of our study, it has been demonstrated for the first time that highly biocompatible TiO nanoparticles can be produced by green synthesis using S. albus L. extract.
Keywords: Biocompatibility, Symphoricarpos albus, Titanium Oxide, Green Synthesis