Investigating the growth kinetics of gram-positive and gram-negative bacteria in the presence of zinc oxide nanoparticles and curcumin
Çinko oksit nanopartiküller ve kurkumin varlığında gram pozitif ve gram negatif bakterilerin büyüme kinetiğinin incelenmesi
- Tez No: 688550
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM ŞEN KARAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Antimikrobiyal direnç, Dünya Sağlık Örgütü'ne (DSÖ) göre önde gelen küresel sağlık sorunlarından birisidir. Antibiyotiklerin bilinçsiz ve fazla kullanımı, dirençli mikroorganizma türlerinin oluşmasına neden olmuştur. Antibiyotiklerin dirençli suşlara karşı etkinliğinin düşük olması nedeniyle araştırmalar geleneksel antibiyotiklerin yerine geçebilecek alternatif yaklaşımlara yönelmiştir. Nanotıbbın hızlı gelişimi ile birlikte, araştırmacılar nanopartikülleri kullanarak çözümler üretmeyi amaçlamışlardır. Metal oksit nanoparçacıklar, yüksek stabilite ve mikroorganizmalara karşı gösterdiği çoklu etki nedeniyle öne çıkmaktadırlar. Bunların en öne çıkanlarından biri çinko oksit nanoparçacıklardır (ZnO NP). Birçok çalışmada, ZnO NP'lari, antibakteriyel aktivitesini hem gram negatif hem de gram pozitif bakteri suşlarında göstermiştir. Kurkumin, tıpta uzun yıllardır kullanılan bitkisel kaynaklı doğal bir malzemedir. Kurkuminin antibakteriyel aktivitesi bilinmesine rağmen, düşük biyoyararlanım ve düşük dispersibilite gibi sorunları mevcuttur. Bu çalışmada, ZnO NP'ler ve kurkuminin gram negatif (E. coli ATCC 25922) ve gram pozitif (S. aureus ATCC 29213 ve E. faecalis ATCC 29212) bakteri türleri üzerinde ki antibakteriyel etkinliği araştırıldı. ZnO NP'leri sol-gel yöntemi ile sentezlendi. Boyutu ve zeta potansiyeli (ζ-potansiyel) için dinamik ışık saçılımı (DLS) ve morfoloji analizi için ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı. Karakterizasyon sonuçlarına göre, ZnO NP'lerin 207.6 nm hidrodinamik boyut ve 16.2 mV ζ-potansiyeli sahip olduğu belirlenmiştir. ZnO NP'lerin ve kurkuminin antibakteriyel etkinliği, gram negatif (E. coli ATCC 25922) ve gram pozitif (S. aureus ATCC 29213 ve E. faecalis ATCC 29212) üzerinde kinetik optik yoğunluk (Optical Density) ve Alamar Blue Testi kullanılarak incelendi. Ayrıca büyüme hızı (growth rate), μ ve iki katına çıkma süresi (doubling time) td, kinetik OD ölçümlerinden elde edilen büyüme eğrileri kullanılarak hesaplandı. Alamar Blue Test sonuçlarına göre, artan kurkumin konsantrasyonlarının etkisi altında bakteri suşlarının hücre canlılığının azaldığı gözlemlenmiştir. Buna karşın ZnO NP, S. aureus ATCC 29213 ve E. faecalis ATCC 29212 üzerinde etkili olmuştur. Fakat büyüme hızları ve iki katına çıkma süreleri incelendiğin hem kurkuminin hem de ZnO NP antibakteriyel etkisini 3 bakteri suşunda da gösterdiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Antimicrobial resistance is one of the leading global health threats for human health according to World Health Organization (WHO). The excess or misuse of antibiotics to combat microorganisms causes the generation of a resistant strain of microorganisms. Because of the low efficiency of antibiotics against resistant strains, researchers have leaned to alternative approaches despite conventional antibiotics. With the rapid development of nanomedicine, diverse approaches were investigated to solve antimicrobial resistance problems using nanoparticles. Metal oxide nanoparticles with their high stability and multi-action mechanisms against microorganisms make them efficient for antimicrobial therapy. One of the most outstanding metal oxide nanoparticles is zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs). In many studies, ZnO NPs conclude their antibacterial activity in both gram-negative and gram-positive bacteria strains. Curcumin is an herbal extract natural material which is used in medicine for many years. Although the antibacterial activity of curcumin is demonstrated, its bioavailability and low dispersion characteristic are the limitations for biological applications. In this study, the antibacterial efficiency of two distinct materials, ZnO NPs, and curcumin, were investigated on gram-negative (E. coli ATCC 25922) and gram-positive (S. aureus ATCC 29213 and E. faecalis ATCC 29212) bacterial species. ZnO NPs were synthesized via the sol-gel method and their characterization was performed using dynamic light scattering (DLS) for size and zeta potential (ζ-potential) analysis and scanning electron microscopy for morphology analysis. The results of characterization demonstrated that ZnO NPs were synthesized successfully with 207.6 nm hydrodynamic size and 16.2 mV ζ-potential. The antibacterial efficiency of ZnO NPs and curcumin were investigated using kinetic optical density (OD) and Alamar Blue Assay on gram-negative (E. coli ATCC 25922) and gram-positive (S. aureus ATCC 29213 and E. faecalis ATCC 29212). Also, the growth rate, μ and doubling time td were evaluated using growth curves obtained from kinetic OD measurements. Checkboard tests were applied to investigate the combinatory effect of ZnO NPs and curcumin. The results reveal that cell viability of bacterial strains was decreased under the effect of increasing concentrations of curcumin while ZnO NPs are effective for S. aureus ATCC 29213 and E. faecalis ATCC 29212 due to Alamar Blue Assay. The growth rate, μ of bacterial strains were attenuated under the effect of ZnO NPs and curcumin individually.
Benzer Tezler
- Bakır alaşımları esaslı anti-bakteriyel yüzey kaplamalarının üretimi ve karakterizasyonu
Anti-bacterial efficacy of wire arc sprayed copper alloy coatings against various pathogens
SAMİ ARDA KOCAMAN
Doktora
Türkçe
2022
Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıklarıİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Doğal Bacillus thuringiensis suşlarının bakteriyosin benzeri peptid üretim potansiyellerinin araştırılması
Investigation of bacteriocin-like peptide production potentials of natural Bacillus thuringiensis strains
SARAH BASIM JAWAD AL- BAGHDADI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE GÜNEŞ
- Denitrifikasyon prosesinde yüksek sıcaklığın sistem bileşenleri üzerine olan etkilerinin araştırılması
The investigation of high temperature effects on system components of denitrification process
TUĞBA DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
- Sodyum perborat kristalizasyonunun stokiometrik ve stokiometrik olmayan şartlarda incelenmesi
Investigation of crystallization of sodium perborate at stoichiometric and non-stoichiometric conditions
G.YILDIZ YÜKSEL
- Gaz enjeksiyon ve elementel karbon ilavesi yöntemleri ile tic takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretimi
Başlık çevirisi yok
IŞIL ÇEVİKER KERTİ
Doktora
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. ERMAN TULGAR