Structural and biofunctional characterization of plant mediated green synthesized metallic nanoparticles
Bitki aracılı yeşil sentez ile üretilen metalik nanopartiküllerin yapısal ve biyofonksiyonel karakterizasyonu
- Tez No: 921198
- Danışmanlar: PROF. DR. AHU ALTINKUT UNCUOĞLU, PROF. DR. YILDIZ AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nanopartiküller, geniş yüzey alanları ve yüksek reaktiviteleri sayesinde bitkilerde besin alımını iyileştirmek için geleneksel gübrelere karşı bir alternatif olarak görülmektedir. Bu çalışmada, demir oksit (Fe2O3), çinko (Zn) ve titanyum dioksit (TiO2) nanopartikülleri Laurus nobilis L. (defne yaprağı) ekstresi kullanılarak çevre dostu, biyouyumlu ve düşük maliyetli yeşil sentez yöntemiyle sentezlenmiştir. Nanopartiküllerin karakterizasyonu, Ultraviyole-Görünür spektroskopi (UV-Vis), Dinamik Işık Saçılımı (DLS), Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR), X-Işını Kırınımı (XRD) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) analizleriyle gerçekleştirilmiş ve nano-boyutta başarılı bir sentez yapıldığı doğrulanmıştır. Nanopartikül ve defne yaprağı ekstresinden oluşan sentez komplekslerinin tarımsal kullanımına yönelik biyofonksiyonel etkileri, ayçiçeği bitkileri üzerinde; hidroponik sistemde kökten uygulama, in vitro kültür sisteminde tohuma uygulama ve tarla koşullarında yaprak spreyleme olmak üzere üç farklı yöntemle değerlendirilmiştir. TEM görüntüleme ve ICP-MS analizleri, nanopartiküllerin köklerden alınıp yapraklara kadar taşındığını göstermiştir. Bulgular, belirli nanopartikül konsantrasyonlarında ve uygulama yöntemlerinde ayçiçeği büyüme ve verim parametrelerinde önemli iyileşmeler sağlandığını, ancak daha yüksek dozlarda olumsuz etkilerin ortaya çıktığını göstermiştir. Bu durum, doz optimizasyonunun önemini vurgulamaktadır. Ayrıca, bitkilerin doğal ortamlarında rizobakteriler ve patojenlerle etkileşim içinde olduğu göz önüne alınarak, nanopartiküllerin Fusarium oxysporum (bir bitki patojeni) ile Bacillus cereus ve Pseudomonas aeruginosa (bitki gelişimini teşvik eden rizobakteriler) üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, nanopartikül sentez kompleksinin F. oxysporum büyümesini 50 ppm'den itibaren yavaşlattığını, ancak B. cereus ve P. aeruginosa üzerinde 100 ppm'e kadar herhangi bir inhibe edici etki göstermediğini ortaya koymuştur. Bu bulgular, yeşil sentezlenen nanopartiküllerin uygun dozlarda ve koşullarda sürdürülebilir tarım için kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Nanoparticles, with their large surface area and high reactivity, offer a promising alternative to traditional fertilizers for improving nutrient uptake in plants. In this study, iron oxide (Fe2O3), zinc (Zn), and titanium dioxide (TiO2) nanoparticles were synthesized using Laurus nobilis (bay leaf) extract through an environmentally friendly, biocompatible, and cost-effective green synthesis method. The synthesized nanoparticles were characterized using Ultraviolet-Visible spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), and Transmission Electron Microscopy (TEM), confirming their nanoscale size and successful formation. After structural characterization, the biofunctionality of green-synthesized NPs as potential biofertilizers were assessed. NPs were applied to sunflower plants via three methods: (1) added to Hoagland medium to examine their effects on morphological, physiological, and biochemical responses under a hydroponic system, (2) incorporated into semi-solid MS medium for in vitro seed germination, and (3) foliar application in field-grown plants to assess seed yield. TEM imaging and ICP-MS analysis demonstrated the uptake and translocation of nanoparticles from roots to leaves. Growth and yield parameters of sunflowers showed significant improvement at specific NP concentrations and application methods, while higher doses resulted in adverse effects, highlighting the importance of dosage optimization. Furthermore, recognizing the complexity of the plant growth environment, which includes interactions with rhizobacteria, a preliminary study was conducted to evaluate the effects of NPs on a plant pathogen (Fusarium oxysporum) and Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) species, Bacillus cereus and Pseudomonas aeruginosa. The results revealed that the NP synthesis complex inhibited the growth of F. oxysporum at doses starting from 50 ppm, while no inhibitory effects on B. cereus or P. aeruginosa were observed up to 100 ppm. These findings demonstrate the potential of green-synthesized nanoparticles as biofertilizers, offering growth enhancement and pathogen suppression under optimized conditions, contributing to sustainable agriculture.
Benzer Tezler
- Bitki ekstraktlarıyla zenginleştirilmiş polimer esaslı hidrojel yara örtüsü geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of polymer-based hydrogel wound dressings enriched with plant extracts
MUHAMMET KAMİL KERİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
- Biyo-kompozit tabanlı gaz sensörü algılama katmanının geliştirilmesi ve karakterize edilmesi
Development and characterization of bio-composite-based gas sensor detection layer
MERVE BAHAR OKUYUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE AKAY SEFER
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE KONUK EGE
- Çeşitli adsorbanlar ile hümik bileşiklerinin adsorbsiyonu üzerine bir çalışma
Başlık çevirisi yok
SELMA KAYA
- Hypericum perforatum bitkisinin biyofonksiyonel bileşenlerinin katı faz ekstraksiyon sistemleri ile zenginleştirilmesi
Enrichment of biofunctional components of hypericum perforatum plant with solid phase extraction systems
BURCU ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL SARIOĞLU
- Probiyotik laktik asit bakterileri kullanılarak bitkisel süt ikamelerinden fermente içecek tasarımı
Production of novel vegetal based beverages fermented by probiotic lactic acid bacteria
BÜŞRA DEMİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP DİLEK HEPERKAN