Hibiscus sabdariffa L. ekstraktı kullanılarak sentezlenen gümüş nanopartiküllerin sentez parametrelerinin antimikrobiyal aktiviteye etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of synthesis parameters of silver nanoparticles synthesized using Hibiscus sabdariffa L. extract on antimicrobial activity
Yazar: HASAN BAŞARI
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA YÖNTEM ; DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ERCİ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles ; Hibiscus sabdariffa L. = Hibiscus sabdariffa L. ; Hidrojen iyon konsantrasyonu = Hydrogen-ion concentration ; Konsantrasyon = Concentration ; Sıcaklık = Temperature

Özet:
Nanoteknoloji uygulamaları günümüzde, özellikle tıbbi ve çevresel alanlar başta olmak üzere çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Nanopartiküller için toksik olmayan sentez protokollerine duyulan ihtiyaç, biyolojik sentez yaklaşımlarına olan ilgiyi artırmaktadır. Mevcut tez çalışmasında, gümüş (Ag) nanopartiküllerin (NP) bitki ekstraktı aracılığı ile sentezinde pH, sıcaklık ve konsantrasyon parametrelerinin nanopartikül oluşumuna ve antimikrobiyal aktiviteye olan etkisinin incelenmesi amaç olarak belirlendi. Gümüş nanopartiküllerin sentez sürecinde indirgeyici ve stabilize edici ajan olarak Hibiscus sabdariffa bitkisinin sulu ekstraktı kullanıldı. Sentezlenen AgNP'ler, UV-Vis, XRD, FTIR, FESEM-EDX, STEM, TEM, DLS ve zeta potansiyel analizleri yardımıyla karakterize edildi. Nanopartiküllerin antibakteriyel ve antifungal aktiviteleri ortaya çıkarıldı. Ayrıca sentezlenen AgNP'lerin DPPH radikali süpürme etkinliği değerlendirildi.
XRD sonuçları, saf nano boyutlu kristalin gümüş nanopartiküllerin sentezini doğruladı. DLS analizi sonuçları, pH 7.5'ta sentezlenen nanoaprtiküllerin PDI değerlerinin diğer pH değerlerine göre düşük olduğunu gösterdi. Oda sıcaklığındaki nanopartiküllerin sentezinde pH artışının nanopartikül boyutunu düşürdüğü tespit edildi. Ayrıca, nanopartiküllerin zeta potansiyeli ile pH, metal tuz ve ekstrakt konsantrasyonlarından etkilendiği ortaya çıkarıldı. pH etkisinin diğer parametrelere oranla AgNP'lerin karakteristik özellikleri üzerindeki etkisinin en fazla olduğu gözlemlendi. Sentezlenen AgNP'lerin hem hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterilere karşı aktivitesinin olduğu ortaya çıkarıldı. Diğer taraftan, nanopartiküllerin en yüksek aktiviteyi Staphylococcus aureusa'a karşı gösterdiği belirlendi. Genellikle düşük pH 7.5 ortamında sentezlenen AgNP'lerin, yüksek pH değerinde (8.5 ve 10.5) sentezlenen AgNP'lere oranla daha fazla antibakteriyel aktivite gösterdiği bulundu. DPPH süpürme aktivitesinin ise pH 7.5 değerinde en yüksek olduğu belirlendi.
Sonuç olarak, AgNP sentezinde pH faktörünün önemli rol oynadığı ve nanopartiküllerin biyolojik aktivitelerinin değerlendirilmesinde önemli olacağı düşünülmektedir. Bu çalışma ile nanopartiküllerin sentez parametreleri ile biyolojik aktivitelerinin kontrol edilebileceği ve bu şekilde sağlık ve gıda başta olmak üzere birçok alanda güvenli kullanımının önünün açılabileceği öngörülmektedir.

Abstract:
Applications of nanotechnology have been used in a wide variety of fields, especially in the medical and environmental fields. The need for non-toxic synthesis protocols for nanoparticles increases interest in biological synthesis approaches. In the present study, the aim was to examine the effects of pH, temperature, and concentration parameters, in the synthesis of silver (Ag) nanoparticles (NPs) via plant extract, on nanoparticle formation and antimicrobial activity. Aqueous extract from the Hibiscus sabdariffa plant was used as a reducing and stabilizing agent in the synthesis process of silver nanoparticles. The synthesized AgNPs were characterized by UV-Vis, XRD, FTIR, FESEM-EDX, STEM, TEM, DLS and zeta potential analyses. The antibacterial and antifungal activities of the nanoparticles were revealed. In addition, the DPPH radical scavenging activity of the synthesized AgNPs was evaluated.
The XRD results confirmed the synthesis of pure nano-sized crystalline silver nanoparticles. The results of DLS analysis show that the PDI values of the nanoparticles synthesized at pH 7.5 were lower than those of AgNPs synthesized at the higher pH values. It was found that increasing the pH produced a smaller size of the nanoparticles when synthesized at room temperature. In addition, the zeta potentials of nanoparticles were found to be affected by pH, metal salt and extract concentrations. We found that the influence of pH was the strongest on the characteristic properties of AgNPs compared to other parameters. The activity of synthesized AgNPs has been observed against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. On the other hand, it was determined that silver nanoparticles showed the highest inhibitory activity against Staphylococcus aureus. We also found that AgNPs synthesized at a low pH of 7.5 generally showed stronger antibacterial activity than AgNPs synthesized at a high pH (8.5 and 10.5).  It has been found that the free radical scavenging activity of DPPH is highest at pH 7.5.
 All in all, it was concluded that pH plays an important role in AgNP synthesis and could be important in evaluating the biological activities of nanoparticles. In this study, it is evaluated that silver nanoparticles can be controlled by synthesis parameters, thereby enabling the use of safer AgNPs in many fields, especially health and food.