Lavanta (Lavandula angustifolia mill.) Bitkisinin In Vitro Koşullarda Rejenerasyonu ve Stres Şartlarında Sekonder Ürün Artışının Değerlendirilmesi, Yağından Elde Edilen Nanoparçacıkların Anti-Kanser Özelliğinin İncelenmesi
In Vitro Regeneration of Lavender (Lavandula angustifolia mill.) and Evaluation of Secondary Metabolite Increase in Stress Conditions, Investigation of Anti-Cancer Properties of Nanoparticles Obtained from Oil
Yazar: EDA TOPTAŞ ÇAKIROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Lavanta (Lavandula angustifolia mill.) sekonder metabolitleri sayesinde birçok alanda kullanılabilen tıbbi bitkidir. Bu tezin amacı; lavantanın sekonder metabolitlerinin stres uygulanarak artırılması, lavanta uçucu yağı (LEO) yüklü PLGA nanopartiküllerinin oluşturulması, in-vitro salım çalışmalarının yapılması, LEO yüklü PLGA nanopartiküllerinin antikanser aktivitesinin araştırılmasıdır. Bu doğrultuda; lavantanın sekonder metabolitlerinin arttırılması amacıyla bitki eksplantları farklı büyüme regülatörleri bulunan besiyerlerinde inkübe edilmiş, optimum olarak belirlenen 2mg/L 2,4-D ve 0,2mg/L BAP içeren besiyerinde kallus oluşumu sağlanmıştır. Kallus dokularına farklı konsantrasyonlarda melatonin, bakır klorür, bakır sülfat, gümüş nitrat, sıcaklık ve mineral stresleri uygulanmıştır. Uygulanan streslerin sonrasında LEO bileşenleri ve yüzde alanları head-space yöntemiyle analiz edilmiştir. Optimum kallus ortamında, stres ortamında inkübe edilmiş örneklerde kontrole (doğal ortamından alınan lavanta) göre linalool, estragol, kâfur gibi birçok bileşiğin daha yüksek yüzde alanda elde edilebilmiştir.
GC-MS'le analiz edilen LEO, PLGA ile enkapsüle edilmiştir. Elde edilen nanopartiküller Zeta-Sizer, UV-Spektrofotometre ile karakterize edilmiştir. 
Enkapsülasyon veriminin %99, yükleme kapasitesinin %30 olduğu hesaplanan LEO yüklü PLGA nanopartiküllerinin 162.4nm boyutunda, 0.023 PdI ve -7.15mV zeta potansiyeli değerinde sahip olduğu bulunmuştur. In-vitro salım profiline göre ilk 24 saat içerisinde enkapsülle edilmiş LEO'nun %10.60'ının, 240 saat sonundaysa %28.24'ünün salındığı, yavaş bir salım profiline sahip olduğu belirlenmiştir. Anti-kanser aktivitesi adenokarsinomik insan akciğer kanseri hücre serisinde (A549) incelenmiş, LEO yüklü PLGA nanopartiküllerinin hücre canlılığını azalttığı belirlenmiştir.
Sonuç olarak, bu tez kapsamında; tıbbi bir bitki olan lavantanın kallus dokusunun bitki doku kültüründe farklı stres koşulları altında manipüle edilmesiyle farmasötik bileşenlerinin yüzdelik miktarlarının arttırılabileceği belirlenmiştir. Ayrıca lavanta uçucu yağı yüklü PLGA nanopartiküllerinin in vitro hücre kültüründe antikanser özelliği incelendiğinde, akciğer kanserinin tedavisinde kontrollü ilaç salım sistemi adayı olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu tez çalışması, özellikle ülkemizde bulunan endemik tıbbi bitkilerin, bitki doku kültürü yöntemiyle manipülasyonu sonucunda daha etkili farmasötik özelliklerle elde edilmesi ve bu bitkilerin uçucu veya sabit yağlarının kullanılmasıyla kontrollü ilaç salım sistemlerinin geliştirilmesi için literatüre örnek olarak sunulmuştur.

Abstract:
Lavender (Lavandula angustifolia mill.) is a medicinal plant that can be used in many areas thanks to its secondary metabolites. The aim of this thesis is increasing the secondary metabolites of lavender by applying stress, forming lavender essential oil (LEO) loaded PLGA nanoparticles, conducting in-vitro release studies, investigating the anticancer activity of LEO loaded PLGA nanoparticles. Accordingliy, in order to increase the secondary metabolites of lavender, plant explants were incubated in media with different growth regulators, and callus formation was achieved in the optimally determined medium containing 2mg/L 2,4-D and 0.2mg/L BAP. Different concentrations of melatonin, copper chloride, copper sulphate, silver nitrate, temperature and mineral stresses were applied to the calli. After the stress application, LEO components and percentage areas were analyzed using the head-space method. Many compounds such as linalool, estragole, camphor was obtained in a higher percentage areas compared to the control (lavender taken from its natural environment) when samples are incubated in the optimum callus environment and under stress conditions.
LEO analyzed by GC-MS was encapsulated with PLGA. The nanoparticles obtained were characterized by Zeta-Sizer, UV-Spectrophotometer. 
It was found that LEO loaded PLGA nanoparticles, which were calculated to have 99% encapsulation efficiency and 30% loading capacity, had 162.4 nm size, 0.023 PdI and -7.15mV zeta potential value. 
According to the in vitro release profile, it was determined that 10.60% of the encapsulated LEO in the first 24 hours and 28.24% at the end of 240 hours was released therefore release profile is a slow. Anti-cancer activity was examined in adenocarcinomic human lung cancer cell line (A549), and it was determined that LEO loaded PLGA nanoparticles reduced cell viability.
As a result, within the scope of this thesis; it has been determined that by manipulating the callus tissue of lavender, a medicinal plant, under different stress conditions in plant tissue culture, the percentage of pharmaceutical ingredients can be increased. In addition, when the anticancer properties of PLGA nanoparticles loaded with lavender essential oil were examined in in vitro cell culture, it was concluded that they could be considered as candidates for a controlled drug release system in the treatment of lung cancer. This thesis is presented as an example to the literature in order to obtain more effective pharmaceutical properties as a result of the manipulation of endemic medicinal plants in our country with plant tissue culture method and to develop controlled drug release systems by using the essential or fixed oils of these plants.