Antimikrobiyal bor bileşikleri kullanılarak tarihi taş yapılardaki biyodeteriorasyonun önlenmesi üzerine araştırmalar
Research on the prevention of biodeterioration of historic stone structures by using antimicrobial boron compounds
Yazar: ÖZLEM GÜLMEZ
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM BARIŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Amaç: Erzurum ve çevresindeki tarihi taş yapılarda biyodeteriorasyona sebep olan organizmaların özellikle liken ve liken ekosisteminde bulunan mikroorganizmalara karşı antimikrobiyal nitelikli borik asit ve boraks kullanılarak inhibisyonu dolayısıyla anti-biyodeterioratif ajan olma potansiyellerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem; Toplanan liken örnekleri öncelikle steril saf su ile yıkandıktan sonra, % 75'lik alkol ile yıkanmıştır. Daha sonra %2'lik HCl çözeltisi içerisinde 3 dk. bekletildi. Bu zaman dilimi sonunda likenler saf su ile iyice yıkandı. Yıkama işleminden sonra steril kurutma kağıdı arasında kurutuldu. Steril fizyolojik su hazırlanarak içerisine 1cm2 'lik parçalar steril bistirü ile kesitler atılarak ve 24 saat boyunca 150 rpm'de çalkalandı. Steril dilüsyon sıvıları hazırlanarak izolasyon işlemlerine devam edildi.  Bu amaçla Triptik soy agar (TSA) ve Nutrient agar (NA) hazırlandı. 106 'lık seri dilüsyonlardan bu besi yerlerine örnek aktarılarak 20℃ ve 30℃'de 24 saat inkübe edildi. Daha sonra ayrı düşen koloniler morfolojik yapılarına bakılarak saf kültürler olarak izole edildi. Siyanobakteriler için; hazırlanan BG-11 Medyuma dilüsyon sıvısı aktarılarak 21 gün boyunca 25℃'de foto periyodu 12 saat gece 12 saat gündüz olacak şekilde inkübe edildi. İnkübasyon sonucunda oluşan kolonilerden aksenikleştirme yapıldı ve saf kültürler elde edildi. Funguslar ise ilk  önce %4 yeast extract ve 2% agar içeren besi yerine dilüsyon sıvısı aktarılarak 25 ℃'de 15 gün inkübe edildi. İnkübasyon sonucunda koloni oluşturan funguslar Patates Dekstorz Agar (PDA) besi yerine aktarılarak saflaştırıldı. İzole edilen mikroorganizmaların tür teşhisi için; bakteri ve siyanobakterilerde 16S rDNA, funguslar için ITS dizi analizleri kullanıldı. Borik asit (BA) ve boraksın (BX) biyosidal etkisi için 0,1M ve 0,5M konsantrasyonları kullanıldı. 
Bulgular: Likenlerden 29 farklı bakteri (Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter, Agrococcus, Enterococcus, Georgenia, Dermococcus, Planococcus, Peribacillus), 2 siyanobakteri (Microcystis) ve 4 fungus türü (Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Trichoderma, Beauveria, Cladosporium, Epicoccum, Scopulariopsis, Coniochaeta, Leucostoma) izole edildi. İzole edilen mikroorganizmaların üzerinde BA ve BX'in biyosidal etkisinin varlığı tespit edildi. 0,5 M konsantrasyonun 0,1M'a karşı etkinliğinin daha fazla olduğu belirlendi.  BX'in biyosidal etkisi BA'ya kıyasla daha etkin olduğu gözlemlendi.
Sonuç: Tarihi taş yapıların deteriorasyonuna sebep olan liken ve liken ekosistemlerin antimikrobiyal bor bileşikleri kullanılarak deteriorasyonunun önlenmesi amaçlanan bu çalışmada BA ve BX'in biyosidal etkisinin var olduğu tespit edildi. Elde edilen bulgular doğrultusunda BA ve BX bu amaçla kullanılabileceği kanısına varıldı.

Abstract:
Purpose: It is aimed to determine the potential of organisms that cause biodeterioration in historical stone structures in Erzurum and its surroundings, especially against microorganisms found in lichen and lichen ecosystems, to become anti-biodeteriorative agents due to inhibition by using antimicrobial boric acid and borax.
Method: The collected lichen samples were first washed with sterile distilled water and then washed with 75% alcohol. Then in 2% HCl solution for 3 minutes. kept on hold. At the end of this time period, the lichens were thoroughly washed with pure water. After washing, it was dried between sterile blotting paper. Sterile physiological water was prepared and 1 cm2 pieces were cut into it with a sterile scalpel and shaken at 150 rpm for 24 hours. Sterile dilution liquids were prepared and isolation procedures were continued. For this purpose, tryptic soy agar (TSA) and Nutrient agar (NA) were prepared. Samples were transferred from serial dilutions of 106 to these media and incubated for 24 hours at 20°C and 30°C. Then, the separated colonies were isolated as pure cultures by looking at their morphological structures. For cyanobacteria; The dilution liquid was transferred to the prepared BG-11 Medium and incubated for 21 days at 25°C with a photo period of 12 hours at night and 12 hours during the day. Axenicization was performed from the colonies formed as a result of the incubation and pure cultures were obtained. Fungi were first incubated at 25 ℃ for 15 days by transferring the dilution liquid to the medium containing 4% yeast extract and 2% agar. After incubation, colony forming fungi were transferred to Potato Dextorz Agar (PDA) medium and purified. For species identification of isolated microorganisms; 16Sr DNA regions for bacteria and cyanobacteria and ITS regions for fungi were identified. 0,1 M and 0,5 M concentrations were used for the biocidal effect of boric acid (BA) and borax (BX).
Results:  29 different bacteria from lichens (Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter, Agrococcus, Enterococcus, Georgenia, Dermococcus, Planococcus, Peribacillus), 2 cyanobacteria (Microcystis) and 24 fungal species (Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Trichoderma, Beauveria, Clapsicoccus, Beauveria, Coniochaeta, Leucostoma) were isolated. The presence of biocidal effects of BA and BX on the isolated microorganisms was determined. It was determined that the 0.5 M concentration was more effective against 0.1 M. It was observed that the biocidal effect of BX was more effective than BA.
Conclusion: In this study, which aims to prevent the degradation of lichen and lichen ecosystems, which cause the deterioration of historical stone structures, by using antimicrobial boron compounds, it was determined that BA and BX have biocidal effects. Based on the findings, it was concluded that BA and BX could be used for this purpose.