Bakteriyel yolla titanyum dioksit nanopartiküllerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of titanium dioxide nanoparticles by using bacterial route
Yazar: ESİN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE AVCI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada bazı toprak ve gıda örneklerinden izole edilen 59 adet bakterinin titanyum dioksit nanopartiküllerini (TiO2NP) üretme yetenekleri araştırılarak en iyi üretici izolat seçilmiş ve bu izolatın nanopartikül (NP) üretim koşulları optimize edilmiştir. Üretilen TiO2NP'lerinin karakterizasyonu yapılmış, antioksidan ve antimikrobiyal özellikleri incelenmiştir. 
Yapılan çalışmalar sonucunda daha önce izole edilmiş olan 32 adet izolattan bazılarının titanyum dioksit NP'lerini üretme yeteneğinde olmadığı, bazılarının da üretiminin yetersiz olduğu anlaşılmıştır. Çalışma kapsamında Sakarya ili Maden Deresi ve Konya Seydişehir bölgelerinden alınan toprak örneklerinden 27 izolasyon gerçekleştirilmiş ve bu izolatlardan 16S rDNA dizi analizine göre Acinetobacter cinsine ait olduğu belirlenen MDA1 suşunun, titanyum dioksit nanopartiküllerini ürettiği tespit edilmiştir. Bu nedenle çalışmaya MDA1 olarak kodlanan bu bakteri ile devam edilmiştir. Nanopartikül üretimine pH (6-10), sıcaklık (30-40oC), TiO2 konsantrasyonu (3,75-20,0 mM) ve reaksiyon süresinin (0-144 saat) etkisi belirlenmiştir. Değiştirilen parametrelere bağlı olarak uygulamalarda TiO2NP oluşumu sırasında nutrient broth sıvı besiyerinin renginin açık sarıdan beyaz tonlarına dönüştüğü gözlenmiş ve absorbans değerleri UV-VIS spektrofotometrede 341 nm dalga boyunda ölçülerek takip edilmiştir. 
Spektrofotometrik ölçümler sonucunda en iyi üretimin 15 mM TiO2 konsantrasyonuna sahip, pH 8 olan ortamda, 33oC'de ve 144 saatte olduğu tespit edilmiştir. Alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) analizleri yapılarak üretim koşullarının NP boyutuna etkisi belirlenmiştir. Analiz sonuçlarına göre artan sıcaklıkla birlikte partikül boyutunda da artış görülmüştür. pH'nın boyut üzerinde etkisi olduğu, pH 10'da aglomerasyonun gerçekleştiği gözlenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) spektroskopisi ile yapılan analiz sonucunda NP'lerin küre şeklinde ve rutil yapıda olduğu belirlenmiştir. Üretilen nanopartiküller antioksidan aktivite sergilemişler, az miktarda da antimikrobiyal özellik göstermişlerdir.

Abstract:
In this study, the abilities of 59 bacteria isolated from soil and food samples to produce titanium dioxide nanoparticles were investigated. The best isolate was chosen and nanoparticle production conditions of this isolate were optimized. Characterization, antimicrobial and antioxidant activities of synthesized nanoparticles were analyzed.
A total of 32 isolates, that were previously isolated, were used at the begining. It is exposed that some of them were not able to produce titanium dioxide nanoparticles and the others had less amount of production. Besides, 27 isolation was performed from the soil samples collected around Sakarya Maden Deresi and Konya Seydişehir  province. According to these isolations and the 16S rDNA gene sequence analysis it was detected that a novel strain, Acinetobacter sp. MDA1 is able to produce titanium dioxide nanoparticles (TiO2NP). For that reason, the study was continued by using this bacterium, encoded MDA1. The effects of pH (6-10), temperature (30-40oC), TiO2 concentration (3,75-20,0 mM) and reaction time (0-144 hours) on the synthesis of NPs were determined. Among the differences made in applications, the formation of TiO2NPs was inspected by observing the change in color from yellow to white by measuring the absorbance at 341 nm using UV-VIS spectrofotometer.
According to the spectrofotometric measurements, the best production was achieved in the medium contained 15 mM TiO2 concentration at pH 8 and 33oC in 144 hours. Furthermore, the effects of production conditions on the size of NPs were determined by performing the field emission scaning electron microscopy (FESEM) analysis of NPs. According to the results of analysis, the increase in temperature caused increase in the size of NPs. In addition, it is determined that pH also has effect on the size of NPs and at pH 10 aggregation is occured. X-ray diffractometer (XRD) analysis demonstrated that the NPs possess rutil phase and have spherical shape. The NPs indicated less amount of antimicrobial effect and antioxidant properties are observed.