Urtica diocia subsp. dioca L. (ısırgan) bitkisinin etanolik ekstraklarından sentezlenen çinko oksit nanopartiküllerinin karakterizasyonu, antibakteriyel ve antikanserojen etkilerinin IN VITRO ve IN SILIKO yaklaşımları ile incelenmesi.
Characterization of zinc oxide nanoparticles synthesized from ethanolic extracts of Urtica dioica subsp. dioica L. (nettle) and investigation of their antibacterial and anticancer effects through IN VITRO and IN SILICO approaches
- Tez No: 964982
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GİRAY BUĞRA AKBABA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kafkas Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Bu çalışmada, Urtica dioica ssp. dioica (ısırgan) bitkisinin etanolik ekstraktı kullanılarak çevre dostu yeşil sentez yöntemiyle çinko oksit (ZnO) nanopartikülleri (NP) üretilmiş ve bu nanopartiküllerin antimikrobiyal ve antikanserojen etkileri hem in vitro hem de in siliko yaklaşımlarla detaylı olarak değerlendirilmiştir. Sentezlenen ZnO NP'lerin yapısal özellikleri X-Işını Kırınım yöntemi (XRD), Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) teknikleriyle karakterize edilmiş; partiküllerin boyutu XRD verilerine göre yaklaşık 55,7 nm olarak hesaplanmış ve SEM görüntülerinde küresel morfolojide oldukları gözlemlenmiştir. Antibakteriyel aktivite, agar kuyu difüzyon yöntemiyle Gram negatif olan Escherichia coli (E.coli), Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) ve Gram pozitif olan Enterococcus faecalis (E. faecalis) ve Staphylococcus aureus (S. aureus) türleri üzerinde test edilmiştir. ZnO NP'leri konsantrasyona bağlı olarak tüm suşlara karşı belirli düzeyde inhibisyon göstermiştir. Özellikle K. pneumoniae ve S. aureus'a karşı en yüksek konsantrasyonda 17-18 mm çapında inhibisyon zonları oluşturulmuştur. Referans antibiyotik seftriakson ile karşılaştırıldığında ZnO NP'lerin etkinliği daha düşük olmakla birlikte, bazı bakterilerde anlamlı antibakteriyel etki sergilediği tespit edilmiştir. Antikanserojen aktivite, Kolorektal Kanser Hücre Hattı (DLD-1) ve Servikal Kanser Hücre Hattı (HeLa) üzerinde MTT testi kullanılarak değerlendirilmiştir. ZnO NP'leri, DLD-1 hücrelerinde sınırlı düzeyde antiproliferatif etki gösterirken (50 mg/mL'de hücre canlılığı % 70), HeLa hücrelerinde konsantrasyona bağlı olarak belirgin antikanserojen etki oluşturmuştur. Yüksek dozda (50 mg/mL) hücre canlılığı % 21'e kadar düşmüş ve bu etki, referans ilaç 5-fluorourasil (5-FU) ile benzer (% 19,59) seviyede bulunmuştur. In siliko moleküler docking analizleri, ZnO NP'lerinin kanserle ilişkili hedef proteinlerden insan Deoksiriboz Nükleik Asit (DNA) topoizomeraz I (TOP1, PDB ID: 1K4T) ve mutasyonlu K-RAS (PDB ID: 4DSU) ile anlamlı etkileşimler kurabildiğini göstermiştir. ZnO NP, TOP1 enzimi ile -2,1 kcal/mol bağlanma skoruna ulaşırken, ARG488 ile hidrojen bağı ve LYS532/ILE535 ile metal-akseptör etkileşimleri oluşturmuştur. K-RAS ile -2,2 kcal/mol skorla bağlanan ZnO, GLY13, VAL14 ve GLY15 amino asitleriyle üçlü hidrojen bağı kurmuştur. Antibakteriyel hedefler açısından ise, DNA GyrB enzimi ile -1,3 kcal/mol, New Delhi Metallo-β-laktamaz-1 (NDM-1) enzimiyle ise -2,5 kcal/mol gibi düşük bağlanma enerjileri tespit edilmiş; NDM-1 enzimi ile kurulan çoklu metal-akseptör etkileşimleri ZnO NP'in antibiyotik direncine karşı etkili olabileceğini göstermiştir. Elde edilen tüm bulgular birlikte değerlendirildiğinde, yeşil sentezle elde edilen ZnO NP'nin hem geniş spektrumlu antibakteriyel etki hem de hücre tipine bağlı antikanser potansiyel gösterdiği görülmüştür. Moleküler düzeyde yapılan kenetlenme analizleri de bu etkileri desteklemekte ve ZnO NP'in hem bakteriyel direnç mekanizmalarını hem de kanserle ilişkili hücresel hedefleri doğrudan etkileyebileceğini düşündürmektedir. Bu doğrultuda ZnO NP, biyouyumlu ve çevre dostu üretim özellikleriyle birlikte, gelecekte antimikrobiyal ve antitümöral ajan olarak klinik ve farmasötik uygulamalarda değerlendirilmeye adaydır.
Özet (Çeviri)
In this study, zinc oxide (ZnO) nanoparticles (NPs) were synthesized via an environmentally friendly green synthesis method using ethanolic extract of Urtica dioica ssp. dioica L. (stinging nettle). The antibacterial and anticancer activities of the synthesized nanoparticles were evaluated in detail using both in vitro and in silico approaches. The structural characteristics of the ZnO NPs were determined by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. The size of the particles was calculated as approximately 55.7 nm according to XRD data and SEM images showed that the particles were predominantly spherical in morphology. Antibacterial activity was tested on Gram-negative Escherichia coli (E. coli), Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) and Gram-positive Enterococcus faecalis (E. faecalis) and Staphylococcus aureus (S. aureus) species by the agar well diffusion method. ZnO NPs demonstrated concentration-dependent antibacterial activity against all tested strains. Notably, inhibition zones of 17-18 mm were observed at the highest concentration against K. pneumoniae and S. aureus. Although the antibacterial efficacy was lower than that of the reference antibiotic ceftriaxone, ZnO NPs still exhibited significant inhibition against certain pathogens. Anticarcinogenic activity was evaluated using MTT assay on Colorectal Cancer Cell Line (DLD-1) and Cervical Cancer Cell Line (HeLa). ZnO NPs exhibited limited antiproliferative effects on DLD-1 cells (approximately 70 % cell viability at 50 mg/mL), whereas a pronounced cytotoxic effect was observed on HeLa cells in a dose-dependent manner. At high concentrations (50 mg/mL), cell viability decreased to 21 %, comparable to the reference chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5-FU) (19.59 %). In silico molecular docking analyses revealed that ZnO NPs could interact significantly with cancer-related target proteins such as human Deoxyribonucleic acid (DNA) topoisomerase I (TOP1, PDB ID: 1K4T) and mutant K-RAS (PDB ID: 4DSU). ZnO NPs showed a binding score of -2.1 kcal/mol with TOP1, forming a conventional hydrogen bond with ARG488 and metal-acceptor interactions with LYS532 and ILE535. Against K-RAS, ZnO NPs displayed a binding score of -2.2 kcal/mol, establishing three hydrogen bonds with GLY13, VAL14, and GLY15. For antibacterial targets, ZnO NPs showed a binding score of -1.3 kcal/mol with DNA GyrB and a stronger affinity of -2.5 kcal/mol with New Delhi Metallo-β-lactamase-1 (NDM-1). The multiple metal-acceptor interactions observed with ILE198 and THR201 suggest ZnO NPs may inhibit β-lactamase activity and potentially combat antibiotic resistance. Overall, the synthesized ZnO NPs demonstrated promising broad-spectrum antibacterial activity and cell-type-specific anticancer effects. The molecular docking results supported these biological findings, indicating that ZnO NPs can interact with enzymatic targets involved in both bacterial resistance and cancer proliferation. These findings suggest that ZnO NPs, synthesized through a biocompatible and sustainable green method, have considerable potential for future applications as alternative or complementary agents in antimicrobial and anticancer therapies.
Benzer Tezler
- Salıpazarı ilçesinde sebze olarak tüketilen yabani bitkilerin toplanması ve tanımlanması
Collecting and identifying the wi̇ld plants consumed as vegetables in Salipazari
ESRA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HARUN ÖZER
- Konya yöresinde bulunan tabii boya bitkilerinin kimyasal özelliklerinin belirlenmesi ve farklı yün iplikleri boya teknolojilerinin araştırılması
Identification the chemical features of natural painting plants and investigation of different fur painting technologies in Konya region
MEHMET AKİF BIÇAKCI
- Malatya ilindeki Urtica dioica (ısırgan) türüne ait farklı populasyonların polen morfolojisi
Pollen morphology of different populations of Urtica dioica(nettle) species in Malatya
SUNAY ŞAHİN KARAKUŞ
- Kuru kekik (Orıiganum vulgare Subsp. hirtum L.) ve/veya ısırgan otu (Urtıca dioica L.) yaprakları ilave edilmiş rasyonla beslenen damızlık sülünlerin yumurta verimi ve yumurta kalite özellikleri
Egg production and egg quality traits of breeder pheasant fed diests supplemented with dry oregano (Origanum vulgare Subsp. hirtum L.) and/or nettle (Urtica dioica L.) leaves
OSMAN ÖÇALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
ZoolojiGaziosmanpaşa ÜniversitesiYemler ve Hayvan Besleme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARDA YILDIRIM
- Gevaş (Van) ilçesinde yöresel olarak taze tüketilen bazı yabani bitkiler ve besin değerlerinin belirlenmesi
Determination of the nutritional values and some wild plants used as local fresh consumption in Gevaş (Van) district
SÜLEYMAN DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
ZiraatYüzüncü Yıl ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEHRA EKİN