Bakteriyel quorum sensing inhibitörü nanomateryal üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of nanomaterial as bacterial quorum sensing inhibitor
Yazar: TAHSİN HÜNER
Danışman: PROF. DR. HATİCE AYSUN MERCİMEK TAKCI ; DOÇ. DR. BEKİR BÜLENT ARPACI
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Styrax officinalis meyve perikarp sulu özütü, anti virülans özelliklerini değerlendirmek için çinko oksit nanopartiküllerinin (ZnO-NP'lerin) yeşil üretiminde indirgeyici ve kaplayıcı madde olarak kullanılmıştır. Optik ve yapısal özellikler, ultraviyole-görünür (UV-Vis) spektrumları, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve X-ışını kırınımı (XRD) ile belirlenmiştir. FT-IR spektrumu, ZnO-NP'lerin titreşimine atfedilen ve sentezi doğrulayan 476.36 cm-1'de bir pik ortaya koymuştur. ZnO-NP'lerin optik bant aralığı, Kubelka-Munk denklemi ile 3.25 eV olarak tahmin edilmiştir. XRD analizi, (002), (100) ve (101) düzlemlerinde iyi tanımlanmış pikler ile ZnO-NP'lerin iyi kristal doğasını göstermiş ve hekzagonal bir yapıyı doğrulamıştır (JCPDS kart: 98-002-9272). ZnO-NP'lerin kristal boyutu yaklaşık 21.4 nm olarak belirlenmiştir. Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile birleştirilmiş taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) kullanılarak, NP'lerin morfolojisi küresel olarak gösterilmiş, EDX ile çinko (Zn) ve oksijenin (O) varlığı teyit edilmiştir. ZnO-NP'lerin Choromobacter violaceum ve Pseudomonas aeruginosa'nın quorum sensing (QS) tarafından regüle edilen viyolasin ve piyosiyanin pigment üretimini doza bağımlı inhibe ettiği açıkça ifade edilmiştir. En yüksek inhibisyon 0.5 mg/mL ZnO-NP varlığında viyolasin üretiminde %99.82±0.004 olarak hesaplanmıştır. ZnO-NP'ler E. coli'ye karşı mükemmel bakterisidal etki göstermiştir (%99.99). Bulgularımız, ZnO-NP'lerin ilaç direnciyle mücadelede etkili bir çözüm olabileceğini ve geleneksel antibiyotiklere uygulanabilir bir alternatif olabileceğini ve QS kontrollü enfeksiyonların tedavi edilmesi için terapötik ajan geliştirmede yardımcı olabileceğini güçlü bir şekilde savunmaktadır.

Abstract:
The aqueous extract of Styrax officinalis pericarp was used as reducing and coating agent in the green synthezis of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) to evaluate their anti-virulance properties. The optical and structural properties of ZnO-NPs were determined by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectra, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). The FT-IR spectrum revealed a peak at 476.36 cm-1, which was attributed to the vibration of ZnO-NPs and confirmed the biological synthezis. The optical band gap of ZnO-NPs was estimated as 3.25 eV by the Kubelka-Munk equation. XRD analysis showed the good crystalline nature of ZnO-NPs with well-defined peaks in the (002), (100) and (101) planes, confirming a hexagonal structure (JCPDS card: 98-002-9272). The crystalline size of ZnO-NPs was detected to be approximately 21.4 nm. Using scanning electron microscopy (FE-SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), the morphology of the NPs was shown as spherical shape, and the presence of zinc (Zn) and oxygen (O) was confirmed by EDX. It was clearly stated that ZnO-NPs inhibited the quorum sensing (QS) regulated violacein and pyocyanin pigments production of C. violaceum and P. aeruginosa in a dose-dependent manner. The highest inhibition was calculated as 99.82±0.004% in the presence of 0.5 mg/mL ZnO-NPs in violacein production. ZnONPs exhibited excellent bactericidal effect (%99.99) against E. coli. Our findings strongly suggest that ZnO-NPs may be an effective solution to struggle with drug resistance and a viable alternative to conventional antibiotics and may help in developing therapeutic agents to treat QS controlled infections.