Akıllı yüzeylerde tür içi-türler arası quorum algılama engellenmesiyle biyofilm oluşumunun önlenmesi
Prevention of biofilm formation on smart surfaces by inhibition of intraspecific-interspecific quorum sensing
- Tez No: 883986
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NAZMİYE ÖZLEM ŞANLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biology, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Mikroorganizmalar zorlu çevresel koşullara karşı biyofilm adı verilen ve matris ile çevrelenmiş bir yapı oluştururlar. Biyofilm yapısı, mikroorganizmaların hayatta kalmalarını sağlarken matris içerisindeki moleküler sinyaller aracılığıyla da birbirleriyle iletişim kurmalarına olanak tanır. Biyofilm, insan vücudunda oluşturduğu hasarlardan endüstride neden olduğu problemlere kadar hayatın birçok alanını etkilemektedir. Su dağıtım sistemleri, gıda üretim ve paketleme endüstrisi, deniz taşımacılığı endüstrisi gibi alanlar biyofilm oluşumundan olumsuz etkilenen sektörlerin başında gelmektedir. İçme suyu sistemlerinde Pseudomonas aeruginosa, gıda endüstrisi için Listeria monocytogenes ve deniz endüstrisinde Vibrio campbellii genellikle biyofilmlerde rastlanan ve ilgili sektörler için bir risk göstergesi olarak değerlendirilip, biyofilm oluşumunun engellenmesindeki çalışmalarda değerlendirmeye dahil edilen mikroorganizmalardır. Her bir çevresel koşula özgü farklı mikroorganizma türlerini barındırabilen biyofilmleri önlemek için ilerleyen teknoloji ile yeni ve sürdürülebilir yöntemler geliştirilmeye devam edilmektedir. Bu yöntemlerden biri de akıllı yüzey kaplamalarıdır. Akıllı yüzey kaplamaları ile farklı fonksiyonel özellikler kazandırılmış yüzeylerle biyofilm oluşumunun erken aşamada ve yerinde önlenmesi hedeflenmektedir. Çalışmamızda cam yüzeyler, boronik asit-polietilenglikol, zwitteriyonik, kuaternar amonyum ve perfloro alkol bileşiklerinin silan ile fonksiyonelleştirilmiş formları sol-jel yöntemi kaplanmıştır. Böylelikle yüzeylere kirlilik önleyici protein adsorbsiyonu, süperhidrofobiklik, baktersidal etki ve quorum algılmayı önleyici etki gibi özellikler kazandırılmıştır. Kaplama yapılmış yüzeyler L. monocytogenes, P. aeruginosa ve V. campbellii bakterilerinin tek tür, iki tür ve üç tür karışım biyofilmlerine karşı test edilmiştir. Kaplama öncesinde kimyasalların biyofilm oluşumunu azaltan ve quorum algılmayı inhibe edici dozları belirlenmiştir. 4 haftalık (28 günlük) biyofilm deneylerinde, 7., 14., 21., ve 28. günlerde kaplama yapılmış ve yapılmamış yüzey örnekleri; i) kültüre dayalı yöntemler, ii) spektrofotometrik yöntemler ve iii) mikroskobik yöntemler kullanılarak değerlendirilmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda, kimyasalların karışım halinde uygulanmasının düşük dozlarda bile etkinin elde edilmesini sağladığı belirlenmiştir. Karışım halindeki kimyasalların biyofilm oluşumunu azalttığı ve quorum algılamanın inhibisyonunda etkili olduğu belirlenmiştir. Yüzey kaplama, 28 günlük deney süresince tek tür ve çoklu tür biyofilmlerde biyofilm oluşumunu %90 oranında engellemiştir. Bunun yanından gerçekleştirilen EPS ve c-di-GMP analizlerinde de bu bileşiklerin konsantrasyonlarının azaldığı belirlenmiştir. Veriler normal dağılım göstermiş (p >0,05) ve deney ve kontrol örnekleri arasında anlamlı fark (p
Özet (Çeviri)
Microorganisms form structures called biofilms, which are surrounded by a matrix, to withstand harsh environmental conditions. The biofilm structure allows microorganisms to survive and communicate with each other through molecular signals in the matrix. Biofilm affects many areas of life, from the damage it causes to the human body to the problems it causes in industry. Sectors such as water distribution systems, food production and packaging industries, and marine transportation are notably affected by biofilm formation. Pseudomonas aeruginosa in drinking water systems, Listeria monocytogenes in the food industry, and Vibrio campbellii in the marine industry are microorganisms often found in biofilms and are considered as risk indicators for the relevant sectors and included in the evaluation of biofilm prevention efforts. New and sustainable methods continue to be developed with advancing technology to prevent biofilms, which can harbor different types of microorganisms specific to each environmental condition. One of these methods is smart surface coating. It is aimed to prevent biofilm formation at an early stage and in situ by surfaces endowed with different functional properties by smart surface coatings. In our study, glass surfaces were coated using the sol-gel method with boronic acid-polyethylene glycol, zwitterionic, quaternary ammonium, and perfluoro alcohol compounds functionalized with silane. Thus, the surfaces were imparted properties such as antifouling protein adsorption, superhydrophobicity, bactericidal effect, and quorum sensing inhibitory effect.The coated surfaces were tested against single-species, dual-species, and triple-species biofilms of L. monocytogenes, P. aeruginosa, and V. campbellii. Prior to coating, the doses of the chemicals that reduce biofilm formation and inhibit quorum sensing were determined. During 4-week (28-day) biofilm experiments, samples of coated and uncoated surfaces were evaluated on the 7th, 14th, 21st, and 28th days using i) culture-based methods, ii) spectrophotometric methods, and iii) microscopic methods. As a result of analysis revealed that application of chemicals in mixtures was effective even at low doses. The mixed chemicals were found to reduce biofilm formation and to be effective in the inhibition of quorum sensing. Surface coating prevented biofilm formation by 90% in both single-species and multi-species biofilms over the 28-day experimental period. Additionally, EPS and c-di-GMP analyses showed a decrease in the concentrations of these compounds. The data exhibited a normal distribution (p> 0.05), and there was a significant difference between the experimental and control samples (p
Benzer Tezler
- T hücre yanıtında sulfasalazinin hücre fonksiyonu ve haberleşme sistemi üzerine etkisi
The Effects of sulphasalazine on cellular function and signalling system in T-cell response
TÜRKER KUTLUAY
- Development of stretchable conductive fabric through different metals coating approach for e-textile applications
E-tekstil uygulamaları için farklı metal kaplama yaklaşımıyla uzayabilir iletken kumaş geliştirilmesi
ZUHAIB HASSAN
Doktora
İngilizce
2022
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
- Treatability of aircraft deicing fluids (ADFs) by high-rate anaerobic systems: An investigation on biogas potential and energy recovery
Havalimanlarında ortaya çıkan buz çözücü sıvıların yüksek-hızlı anaerobik sistemlerde arıtılabilirliği: Biyogaz potansiyeli ve enerji geri kazanımının araştırılması
GİZEM ENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Exploiting coplanar clusters to enhance 3D localization in wireless sensor networks
3B'de kablosuz algılayıcı ağ konumlamasının i̇yi̇leşti̇ri̇lmesi̇ i̇çi̇n eşdüzlemsel kümeleri̇n kullanılması
ONUR ÇAĞIRICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİzmir Ekonomi ÜniversitesiAkıllı Mühendislik Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM EVRENDİLEK
DOÇ. DR. HÜSEYİN AKCAN
- A numerical study on vibration control of flat plates under various loads using piezoelectric materials
Piezoelektrik malzemeler kullanılarak çeşitli yükler altında düz plakaların titreşim kontrolü üzerine sayısal çalışma
CANSU GENÇBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
