Nişasta kökenli biyobozunur mikroplastikten salınan sekonder nanoplastiklerin oluşumu, karakterizasyonu ve bunlara maruz kalan Caenorhabditis elegans'ın hücresel cevabı ve hiperspektral görüntülemesi
Formation, characterization of secondary nanoplastics released from biodegradable microplastics of starch origin, and cellular response and hyperspectral imaging of Caenorhabditis elegans exposed to them tue
- Tez No: 1004951
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YEŞİM ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ordu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son 50 yılda plastik üretimi, stratejik sektörlerdeki yaygın kullanımı nedeniyle hızla artmış ve bu durum hem sucul hem de karasal ekosistemlerde ciddi çevresel sorunlara yol açmıştır. Bu bağlamda, çevrede daha kolay parçalanabilen biyolojik olarak parçalanabilir plastikler, geleneksel plastiklerin neden olduğu kirliliğe karşı ekolojik bir alternatif olarak ön plana çıkmaktadır. Ancak bu plastiklerin çevredeki bozunmaları sırasında mikro ve nanoplastiklere ayrışabildikleri ve bu parçacıkların çevresel etkilerinin henüz tam olarak anlaşılamadığı bilinmektedir. Özellikle sekonder nanoplastikler ekotoksikolojik açıdan yeni ancak endişe verici bir kirletici grubu olarak değerlendirilmektedir. Serbest yaşayan nematod Caenorhabditis elegans, ekotoksikolojik çalışmalarda mükemmel bir model organizma olarak ön plana çıkmaktadır. Bu tez, nişasta kökenli biyobozunur bir plastik olan poli (bütilen adipat-ko-tereftalat) (PBAT) mikroplastiklerinin abiyotik koşullarda bozunmasıyla oluşan sekonder nanoplastiklerin (PBAT/SNP) biyoyararlanımını ve toksisitesini değerlendirmek için C. elegans kullanımını incelemektedir. Bu üretilen PBAT/SNP'lerin ayrıntılı karakterizasyonun yapıldıktan sonra farklı konsatrasyonlarda maruz bırakılarak verdiği hücresel yanıt açısından test edilmiştir. Bozunan PBAT/SNP'lerin C. elegans'taki biyoyararlanımı ve toksisitesi, öldürücülük, davranış ve üreme son noktaları kullanılarak değerlendirilmiştir. PBAT/SNP'lerin hiperspektral görüntülemesi ise farklı mikroskopi teknikleri kullanılarak değerlendirilmiştir. 7 günlük abiyotik bozunma süresi sonunda oluşan PBAT/SNP'lerin ortala çapı 69,93 küresel parçacıklar, -7,28 mV zeta potansiyeline sahip negatif yüzey yüklü oldukça kararlı parçacıklar ve 0,043 PDI değeri ile oldukça homojen dağılım gösteren parçacıklar olduğu kaydedilmiştir. PBAT/SNP'lerin fonksiyonel grupları FT-IR spektrumu ile doğrulandı. Bu analiz sonucunda, bozunmadan sonra, PBAT pikleri zayıflamış ve bazı pikler kaybolmuş ya da kaymıştır bu da bozunmanın gerçekleştiğine dair sonuçlarımızı desteklemiştir. PBAT/SNP'lerin 50-500 mg/ml konsantrasyon aralığında C. elegans'larda letal etkileri ve termotolerans deneyleri ile hayatta kalma yüzdeleri değerlendirilmiş ve en etkili 100 mg/ml olduğu kaydedilmiştir. Bu biyodeneyler sonucunda nanoplastiklerin düşük konsantrasyonlarda daha toksik etkili yüksek konsantrasyonlarda ise toksik etki etmediği anlaşılmıştır. Bu durumun temel sebebi ise nanoplastiklerin yüksek konsantrasyonlarda agregasyon oluşturmasına bağlanmıştır. Yüksek konsantrasyonlarda nanoplastikler daha büyük parçacıklar oluşturarak C. elegans'lar tarafından alınımı engellenir. Bu sonuçlarımızı yine faz kontrast mikroskobu ile yaptığımız hiperspektral görüntülemeler desteklemektedir. Nanoplastik içermeyen kontrol grubu ile 250 ve 500 mg/ml yüksek konsantrasyonlardaki PBAT/SNP'leri içeren deney gruplarındaki C. elegans'ların bağırsak içeriği yeşile değişen turkuaz görüntüsündedir. Bu görüntü C. elegans'ların sadece OP50 suşu ile beslendiğinin kanıtıdır.
Özet (Çeviri)
In the last 50 years, plastic production has increased significantly due to its widespread use in strategic sectors, leading to serious environmental problems in both aquatic and terrestrial ecosystems. In this context, biodegradable plastics have emerged as an ecological alternative to conventional plastics, due to their potential to degrade more easily in the environment. However, during their degradation, these materials may generate micro- and nanoplastics, whose environmental impacts are still not fully understood. Particularly, secondary nanoplastics-nanoplastic particles resulting from the natural degradation of micro- and macroplastics-have recently been recognized as emerging but concerning environmental contaminants. The free-living nematode Caenorhabditis elegans stands out as an excellent model organism in ecotoxicological studies. This thesis examines the use of C. elegans to assess the bioavailability and toxicity of secondary nanoplastics (PBAT/SNP) formed by the abiotic degradation of poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) microplastics, a biodegradable starch-derived plastic. After detailed characterization of these produced PBAT/SNPs, they were tested for cellular response by exposure to different concentrations. The bioavailability and toxicity of degradated PBAT/SNPs in C. elegans were evaluated using lethality, behavioral and reproductive endpoints. Hyperspectral imaging of PBAT/SNPs was evaluated using different microscopy techniques. It was recorded that PBAT/SNPs formed at the end of the 7-day abiotic degradation period were spherical particles with an average diameter of 69.93 mm, negative surface charged particles with a zeta potential of-7.28 mV, and very stable particles with a fairly homogeneous distribution with a PDI value of 0.043. The functional groups of PBAT/SNPs were confirmed by FT-IR spectra. This analysis revealed that after degradation, PBAT peaks weakened and some peaks disappeared or shifted, supporting our conclusion that degradation had occurred. Lethal effects of PBAT/SNPs in the concentration range of 50-500 mg/ml on C. elegans and survival percentages were evaluated with thermotolerance experiments and it was recorded that 100 mg/ml was the most effective. As a result of these bioassays, it was understood that nanoplastics were more toxic at low concentrations and did not have a toxic effect at high concentrations. The main reason for this situation is attributed to the aggregation of nanoplastics at high concentrations. At high concentrations, nanoplastics form larger particles, preventing uptake by C. elegans. These results are also supported by hyperspectral imaging performed with phase contrast microscopy. The intestinal contents of C. elegans in the control group without nanoplastics and the experimental groups containing PBAT/SNPs at high concentrations of 250 and 500 mg/ml were turquoise, changing to green. This appearance is evidence that C. elegans were fed only the OP50 strain.
Benzer Tezler
- Kimyasal Modifiye Nohut Nişastasından Biyoaerojel Sentezi ve Taşınım Sistemi Olarak Kullanımı
The Synthesis of Bioaerogel From Chemically Modified Chickpea Starch and The Usage As Delivery System
ÖZGE DAĞ
- Sumak özütü ve fiber takviyeli nişasta esaslı akıllı ve aktif gıda ambalajı üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of smart and active food packaging based on sumach extract and fiber reinforced starch
GÖZDE DÜRİYE ÇATALTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLSÜM AYDIN
- Bitkisel esaslı ve petrokimyasal poliol karışımlarından poliüretan filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyurethane films using bio-based and petrochemical-derived polyol blend
SEDA TURPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN
- Kitosan-nişasta içeren hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu, su ve boyar madde tutma kapasitelerinin belirlenmesi
Abstrac synthesis, characterization of hydrogels containing chitosan-starch and determination of their water and dye holding capacities
MUSTAFA YUSUF
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHİR TİMUR