Metal ve karbon tabanlı nanomalzemelerin in vitro koşullarda antibakteriyel etkisinin belirlenmesi
Determination of antibacterial effect of metal and carbon-based nanomaterials in in vitro conditions
Yazar: CEREN KEÇECİLER
Danışman: PROF. DR. RENGİN ELTEM
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Biyofilmler = Biofilms

Özet:
Otitis media tedavisinde kulak zarına implante edilen basınç eşitleme tüpleri (BET) kulak boşluğunu havalandırmak ve biriken sıvıları uzaklaştırmak amacıyla kullanılmaktadır. Ancak zamanla BET yüzeylerinde otopatojenik bakteriler tarafından bakteriyel adhezyon ve biyofilm oluşumu görülmektedir. Bu çalışmada bakteriyel biyofilm oluşumunu engelleyebileceği düşünülen BET yüzeylerine yapılacak metal ve karbon tabanlı nanomalzeme kaplamalarının in vitro koşullarda antibakteriyel aktiviteleri incelenmiştir. Silikon pulcuklara kaplanan nikel oksit, çinko oksit, silisyum dioksit ve grafen oksit (GO), indirgenmiş grafen oksit (rGO), GO nanoribbon, rGO nanoribbon nanomalzemelerinin %0,1, %0,3 ve %0,5'lik konsantrasyonlarının Pseudomonas aeruginosa ATCC 19142 ve Staphylococcus aureus ATCC 25923 test bakterileri üzerindeki antibakteriyel aktiviteleri agar disk difüzyon yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Silikon pulcuklara kaplanan metal tabanlı nanomalzemelerin her iki test bakterisinde de büyümeyi azalttığı, buna karşılık karbon tabanlı nanomalzemelerin her hangi bir antibakteriyel etkisinin olmadığı gözlenmiştir. Çalışmamızda ayrıca metal ve karbon tabanlı nanomalzemelerin %0,5, %1 ve %1,5'luk konsantrasyonlarını içeren süspansiyonların antibakteriyel aktiviteleri agar disk difüzyon ve agar kuyucuk difüzyon yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Metal tabanlı nanomalzemelerin her iki test bakterisinde agar kuyucuk difüzyon yönteminde yüksek antibakteriyel etkinliği gözlenirken, karbon tabanlı nanomalzemelerin her iki yöntemde ve her iki test bakterisi üzerinde antibakteriyel aktivitesi olmadığı görülmüştür. Floroplastik BET'lerde in vitro biyofilm oluşumunun kantitatif ölçümünün optimizasyonu çalışmalarında en iyi sonuçlar P.aeruginosa için 10⁷ kob/ml, S.aureus için ise 10⁸ kob/ml bakteri içeren başlangıç inokülümün kullanımı ve 4 günlük inkübasyon süresi sonucunda alınmıştır. Ayrıca santrifüj, ultrasonikasyon ve vorteksin arka arkaya kullanıldığı metot, BET yüzeylerinden biyofilmin kaldırılması için en iyi metot olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Ventilation tubes implanted in the eardrum in the treatment of otitis media are used to ventilate the ear cavity and remove accumulated fluids. However, bacterial adhesion and biofilm formation had been obsereved on ventilation tube surfaces by autopathogenic bacteria over time. In this study, antibacterial activities of metal and carbon-based nanomaterial coatings on ventilation tube surfaces, which are thought to prevent formation of bacterial biofilm, have been investigated in vitro. Antibacterial activities of 0.1%, 0.3% and 0.5% concentrations of nickel oxide, zinc oxide, silicon dioxide and graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO), GO nanoribbon, rGO nanoribbon nanomaterials coated on silicon discs were measured against Pseudomonas aeruginosa ATCC 19142 and Staphylococcus aureus ATCC 25923 test bacteria using agar disc diffusion method. It has been observed that metal-based nanomaterials coated on silicon discs reduce growth in both test bacteria, whereas carbon-based nanomaterials do not have any antibacterial effect. In our study, antibacterial activities of suspensions containing 0.5%, 1% and 1.5% concentrations of metal and carbon based nanomaterials were also investigated using agar disc diffusion and agar well diffusion methods. While high antibacterial activity was observed in the agar well diffusion method in both test bacteria of metal-based nanomaterials and it was observed that the carbon-based nanomaterials had no antibacterial activity in both methods and on both test bacteria. Optimization of the quantitative measurement of in vitro biofilm formation in fluoroplastic ventilation tubes was done with an initial inoculum containing 10⁷ cfu/ml for P. aeruginosa and 10⁸ cfu/ml for S. aureus and at 4-days incubation period. In addition, centrifugation followed by ultrasonication and repeated vortex has been identified as the best method for removing biofilm from ventilation tube surfaces.