Termofilik ve alkalifilik basillerin gümüş nanopartikül (AgNP) üretim kapasitelerinin belirlenmesi
Determination of silver nanoparticle (AgNP) production capacities of thermophilic and alkaliphilic bacilli
Yazar: AYŞE HİLAL YALÇINÖZ
Danışman: PROF. DR. ARZU ÇÖLERİ CİHAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu tez kapsamında Bacillaceae ve Anoxybacillaceae familyalarına üye 134 bakteriden oluşan geniş bir termofilik ve alkalifilik sporlu basil, gümüş nanopartikül (AgNP) üretim potansiyelleri açısından taranmış, AgNP ürettiği belirlenmiş toplam 34 bakteriden istenilen özelliklerde AgNP ürettiği saptanan Anoxybacillus sp. D401a izolatı kültür ve süpernatant düzeyinde ileri optimizasyon çalışmaları için seçilmiştir. İlkin kültür koşulları (NaCl'siz NB, 60 °C, pH 8.5, 48 saat) sonrasında da hücresiz üst sıvıdan nanopartikül üretimi (1.5 mM AgNO3, 60 °C, 48 saat, pH 8.5) optimize edilmiştir. Bu optimizasyonlar sonucunda AgNP veriminde 7,0 kat artış elde edilerek maksimal seviyede nanopartikül sentezi sağlanmıştır. Büyük ölçekte ve optimum koşullarda üretilen 139,4 mg kuru D401a AgNP'si, kimyasal ticari AgNP'lerle kıyaslandığında çeşitli Gram-pozitif, negatif ve fungal patojenlere karşı MİK (minimal inhibitör konsantrasyonu) testinde güçlü antimikrobiyal aktivite sergilemiştir. Ayrıca, AgNP'ler UV-Vis spektroskopisinde 400-450 nanometre arasında belirgin bir yüzey plazmon rezonans piki göstermiştir. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, nanopartiküllerin stabilizasyonunu kolaylaştırmış olabilecek proteinli veya diğer organik kalıntıların varlığına işaret etmiştir. Geçirimli elektron mikroskobu analizi, 24-57 nanometre arasında bir partikül boyutu dağılımına sahip, genellikle küresel partiküller ortaya çıkarmıştır. MTT temelli sitotoksisite değerlendirmesi, L929 fare fibroblast hücre hattının canlılığında doza bağlı bir azalma göstererek, bu AgNP'lerin potansiyel bir terapötik kullanımı olabileceğine işaret etmiştir. Sonuç olarak çok sayıda termofilik ve alkalifilik bakterinin AgNP sentez potansiyelleri aydınlatılmış, geniş spektrumlu antimikrobiyal özellikleri ve elverişli fizikokimyasal özellikleri ile D401a gümüş partikülünün çeşitli uygulamalar için çevre dostu bir alternatif olma potansiyelinin varlığı ortaya konmuştur.

Abstract:
In this thesis, a wide range of thermophilic and alkaliphilic spore bacilli consisting of 134 bacteria belonging to Bacillaceae and Anoxybacillaceae families were screened for their silver nanoparticle (AgNP) production potential, and Anoxybacillus sp. D401a isolate, which was found to produce AgNP with the desired properties among 34 bacteria, was selected for further optimization studies at culture and supernatant level. First culture conditions (NaCl-free NB, 60 °C, pH 8.5, 48 h) and then nanoparticle production from supernatant (1.5 mM AgNO3, 60 °C, pH 8.5, 48 h) were optimized. As a result, 7.0-fold increase in AgNP yield and maximal nanoparticle synthesis was achieved. The 139.4 mg dry D401a AgNPs produced on a large scale and under optimum conditions exhibited potent antimicrobial activity in minimal inhibitory concentration assay against various Gram-positive, negative and fungal pathogens when compared to chemical commercial AgNPs. Furthermore, AgNPs showed peak between 400-450 nanometers in UV-Vis spectroscopy. Fourier transform infrared spectroscopy indicated the presence of proteinaceous or other organic residues that may have facilitated the stabilization of the nanoparticles. Transmission electron microscopy analysis revealed generally spherical, 24-57 nanometers particles. MTT-based cytotoxicity evaluation showed dose-dependent decrease in the viability of the L929 mouse fibroblast cell line, indicating that these AgNPs may have potential therapeutic use. In conclusion, the AgNP synthesis potentials of several thermophilic and alkaliphilic bacteria have been elucidated and the potential of D401a silver particle with its broad spectrum antimicrobial properties and favorable physicochemical properties to be an environmentally friendly alternative for various applications has been demonstrated.