Tıbbi jeoloji amaçlı modifiye edilmiş Nano-Montmorillonit'in üst-gastrointestinal sistem hastalıklarına neden olan mikroorganizma üzerine etkisinin araştırması
Investigation of the effect of nano-montmorillonite modified for medical geology purposes on microorganism causing upper-gastrointestinal system diseases
Yazar: SHAHRIYAR KARIMDOUST
Danışman: PROF. DR. EKREM KALKAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Antibakteriyel etkiler = Antibacterial effects ; Jeoloji = Geology ; Montmorillonit = Montmorillonite ; İnhibitör = Inhibitor

Özet:
Amaç: Tıbbi jeoloji, gezegeni oluşturan olaylar, etkenler, mineraller ve elementler ile insan, hayvan ve bitkilerin sağlığı arasındaki ilişkiyi inceleyen jeoloji alanının yeni dallarından biridir. Organik yapısı, vücut metabolizmasıyla uyumluluğu ve kimyasal ilaçların yan etkilerini azaltıcı özelliği nedeniyle minerallerin ilaç ve tıp endüstrilerindeki kullanımı bu yenj bilimle ilgili disiplinler arası çalışma alanlarından birini oluşturmuştur. Kil mineralleri, nanometre boyutları ve benzersiz yapısal özellikleri nedeniyle bu çalışmalarda özel bir yeri olan bol ve ucuz tabakalı minerallerdir. Bu araştırmada, İran'ın kuzeydoğusundaki bentonit yataklarından alınan montmorillonit kil mineral örneklerinin tıbbi jeoloji amaçlı modifiye edilmesi, gümüş ve bizmut nanopartiküller ile muamele edilerek montmorillonit kil mineralinin tıbbi jeoloji amaçlı kullanıma uygun hale getirilmesi amaçlanmıştır. Sentezlenen montmorillonit kil mineralinin antibakteriyel özelliğinin insan üst sindirim sistemi kanserine neden olan en etkili bakterisi (hrlikobakterpilori) üzerindeki etkilerinin araştırlması amaçlanmıştır.   
Yöntem: Bilimsel örnekleme İran'ın kuzeydoğusunda yer alan Horasan eyaletindeki Anaron madeninde yapılmıştır. Numuneler toz haline getirildikten sonra 200 mesh'den (74 mikron) küçük parçacıklar eleme yöntemi ile ayrılmıştır. Bu araştırmanın ilk aşamasını ham bentonitten üç farklı saflaştırma yöntemi ile gerçekleştirilen montmorillonit nanokilin saflaştırılması ve ekstraksiyonu oluşturmuştur. Ekstrakte edilen montmorillonit kil numuneleri; Parçacık Boyutu Lazer Saçılma Dağılımı (PSA), X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını Yansıması (XRF), Katyon Değişim Kapasitesi (CEC), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağıtıcı X-ışını Analizi ile Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM/EDX) ve Fouirer Transform Kızılötesi Spektrofotometre (FTIR) yöntemleri ile analiz edilmişlerdir. Araştırmanın ikinci aşamasınını saflaştırılan montmorillonit nanokilin antibakteriyel kompozit sentezi için gümüş ve bizmut nanoparçacıkları ile işlenerek modifiye edilerek gümüş ve bizmut içerikli antibakteriyel montmorillonit nanoparçacığının hazırlanması oluşturmuştur. Bu araştırmanın son ve en önemli aşaması ise sentezlenen antibakteriyel montmorillonit nanokil numunelerinin Helicobacter pylori'nin yaşamsal aktivitesi üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. Numunelerin antibakteriyel özelliğinin etkisinin incelenmesi laboratuvar koşullarında (in-vitro) minimum inhibitör konsantrasyonu (MIC) antibiyogram testi ile yapılmıştır. 
Bulgular: Bu araştırmanın sonuçlarına dayanarak, silika parçacıklarının tamamen uzaklaştırılması kimyasal yöntemlerin kullanılmasını gerektirse de, partikül boyutu 2 mikrometreden küçük olan montmorillonit ile zengin bir materyali saflaştırmak ve hazırlamak için fiziksel yöntemlerin kullanılması daha uygundur. Lazer parçacıklarının dispersiyon dağılımını belirleme yöntemi, nanokil ekstraksiyonunun işlevselliğini ölçmek için en kolay ve en etkili yöntemdir. Nanokillerin her bir laboratuvar yöntemiyle karakterizasyonu ve kalite ölçümü sınırlıdır ve daha iyi bir değerlendirme yapabilmek için farklı yöntemlerin sonuçlarının bir arada değerlendirilmesini gerektirmektedir. Gümüşle işlenmiş nano kilin antibakteriyel özellikleri, bizmut içeren nanokilden daha etkin olup gümüş içeren montmorillonitin minimum inhibitör konsantrasyonu, bizmut içeren numuneden daha uygundur.
Sonuç: Gümüş ile muamele edilmiş montmorillonit nanokil numunesinin antibakteriyel özelliği, bizmut ile muamele edilmiş numunden daha uygundur. Aynı zamanda, gümüş ile muamele edilmiş montmorillonit nanokil numunesinin minimum inhibitör konsantrasyonu, bizmut ile muamele edilmiş numuneden daha etkilidir. Gümüş ile muamele edilmiş montmorillonitin Helicobacter pylori aktivitesi üzerinde daha etkili sonuç vermiştir.

Abstract:
Purpose: Medical geology is one of the new branches of geology that studies the relationship between the events, factors, minerals and elements that make up the planet and the health of humans, animals and plants. Due to its organic structure, compatibility with body metabolism and reducing the side effects of chemical drugs, the use of minerals in the pharmaceutical and medical industries has created one of the interdisciplinary fields of study related to this new science. Clay minerals are abundant and inexpensive minerals that have a special place in these studies due to their nanometer size and unique structural properties. In this study, it was aimed to modify the montmorillonite clay mineral samples taken from bentonite deposits in northeastern Iran for medical geology and to make montmorillonite clay mineral suitable for medical geology by treating with silver and bismuth nanoparticles. It was aimed to investigate the effects of the antibacterial properties of the synthesized montmorillonite clay mineral on the most effective bacterium (hrlikobacterpilori) causing human upper digestive system cancer.
Method; Scientific sampling was carried out in the Anaron mine in Khorasan province, located in the northeast of Iran. After the samples were pulverized, particles smaller than 200 mesh (74 microns) were separated by sieving method. The first stage of this research was the purification and extraction of montmorillonite nanoclay from raw bentonite with three different purification methods. Extracted montmorillonite clay samples were analysed using Particle Size Laser Scattering Scattering (PSA), X-ray diffraction (XRD), X-ray Reflection (XRF), Cation Exchange Capacity (CEC), Scanning Electron Microscopy (SEM), Scanning Electron Microscopy (with Energy Dispersive X-ray Analysis) SEM/EDX) and Fouirer Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR). The second stage of the research was the preparation of antibacterial montmorillonite nanoparticles containing silver and bismuth by processing with silver and bismuth nanoparticles for the synthesis of antibacterial composites of purified montmorillonite nanoclay. The last and most important stage of this research is to investigate the effect of synthesized antibacterial montmorillonite nanoclay samples on the vital activity of Helicobacter pylori. Investigation of the effect of antibacterial properties of the samples was carried out under laboratory conditions (in-vitro) with the minimum inhibitory concentration (MIC) antibiogram test.
Findings: Based on the results of this research, although the complete removal of silica particles requires the use of chemical methods, it is more appropriate to use physical methods to purify and prepare a montmorillonite-rich material with a particle size of less than 2 micrometers. The method of determining the dispersion distribution of laser particles is the easiest and most effective method to measure the functionality of nanoclay extraction. The characterization and quality measurement of nanoclays by each laboratory method is limited and requires a combined evaluation of the results of different methods in order to make a better evaluation. The antibacterial properties of the silver-treated nanoclay are more effective than the bismuth-containing nanoclay, and the minimum inhibitory concentration of silver-containing montmorillonite is more favorable than the bismuth-containing sample.
Conclusion: The antibacterial property of the silver-treated montmorillonite nanoclay sample is more favorable than the bismuth-treated sample. Also, the minimum inhibitory concentration of the silver-treated montmorillonite nanoclay sample is more effective than the bismuth-treated sample. Silver-treated montmorillonite gave more effective results on Helicobacter pylori activity.