Grafitik karbon nitrür (g-C₃N₄) uygulanan bakterilere ayva (Cydonia oblonga) ve böğürtlen (Rubus fruticosus) ekstraktlarının antimikrobiyal etkilerinin araştırılması
Investigation of antimicrobial effects of quince (Cydonia oblonga) and blackberry (Rubus fruticosus) extracts on bacteria applied graphitic carbon nitride (g-C₃N₄)
- Tez No: 992823
- Danışmanlar: PROF. DR. İMREN HATAY PATIR, PROF. DR. ESRA MALTAŞ ÇAĞIL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Biyoteknoloji, Microbiology, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Antimikrobiyal aktivite, Antioksidan aktivite, Antimicrobial activity, Antioxidant activity
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde nanomalzemeler, artan bakteriyel direnç sorununa karşı yeni ve etkili çözümler sunmaları nedeniyle önem kazanmaktadır. Yapısal özellikler ile biyolojik yanıt arasındaki ilişkinin anlaşılması hem yeni malzeme tasarımına hem de mevcut uygulamaların geliştirilmesine katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, g-C₃N₄ belirli koşullar altında termal ve kimyasal tabakalarına ayrılma yöntemleriyle sentezlendi ve elde edilen nanoparçacıklar FT-IR, SEM, BET ile Zeta potansiyel ölçümleriyle karakterize edilmiştir. FT-IR sonuçları, 1200–1600 cm⁻¹ aralığındaki karakteristik titreşimlerin g-C₃N₄ bulk nanoparçacığında daha belirgin olduğunu, 2400 cm⁻¹ bölgesindeki geniş bandın ise tabaka ayrılma işlemleri sonrasında yapısal düzenin zayıfladığını göstermiştir. SEM görüntülerinde, bulk g-C₃N₄'ün heterojen bir yüzey yapısına sahip olduğunu; termal tabakaların ayrılmasında gözenekliliğin arttığı, kimyasal tabakada daha pürüzlü fakat homojen bir morfoloji oluşturduğu; termal-kimyasal kombine edilmiş tabaka ayrılma ile elde edilen nanoparçacıkta yüzey düzenini belirgin olarak iyileştirdiğini ortaya koymuştur. BET analizleri, termal işlemde edilen g-C₃N₄ nanoparçacığının daha yüksek yüzey alanı ve gözenek hacminin olduğunu; buna karşı olarak bulk ve kimyasal tabaka ayrılmasında elde edilen g-C₃N₄ nanoparçacıklarının daha sınırlı adsorpsiyon kapasitesi gösterdiği saptanmıştır. Zeta potansiyeli ölçümleri, bulk, termal ve kimyasal tabaka ayrılmasında, nanoparçacıkların −15 mV düzeyinde kararlı dispersiyon özellikler gösterdiğini, buna karşılık termal-kimyasal kombine edilen tabaka ayrışmasında g-C₃N₄ nanoparçacığın −10.3 mV ile daha düşük kararlılık gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, ayva ve böğürtlen yapraklarından elde edilen ekstraktların iyileştirici potansiyeli değerlendirilmiş; fenolik analizlerde sırasıyla 1916,37 ve 1746 mg GAE/g değerlerine ulaşan yüksek fenolik içerik belirlenmiş, DPPH ve CUPRAC sonuçları güçlü antioksidan kapasitenin olduğu değerlendirilmiş ve HPLC verileri ile fenolik çeşitlilik saptanmıştır. Diğer bir aşamada, g-C₃N₄ ve türevlerinin, bitki ekstraktlarıyla birlikte veya tek başına 32–0,0625 mg/mL aralığında test edilmesi sonucunda, özellikle termal-kimyasal kombine edilmiş tabaka ayrılmasında elde edilen g-C₃N₄'ün Gram pozitif türlerde 32 mg/mL düzeyinde aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Bitki ekstraktları 2–8 mg/mL aralığında daha güçlü antibakteriyel aktivite göstermiştir; bazı birlikte uygulamalarda ise antagonistik OD artışları gözlemlenmiştir. g-C₃N₄ türevlerinin yapısal düzeni, yüzey özellikleri ve kolloidal davranışının biyolojik yanıtla yakından ilişkili olduğunu, bitki ekstraktlarının ise yüksek fenolik içeriğe bağlı güçlü bir iyileştirici potansiyel olduğu tespit edilmiştir. g-C₃N₄ ve türevlerinin yapısal özelliklerinin antibakteriyel yanıtı doğrudan etkilediğini; özellikle yüzey alanı ve morfolojisi iyileşen nanoparçacıkların Gram pozitif bakterilerde daha belirgin etkili olduğu değerlendirilmiştir. Ayva ve böğürtlen ekstraktlarının yüksek fenolik içerik ve güçlü antioksidan kapasite ile kayda değer bir biyolojik potansiyel sunduğu görülmüş; bazı birlikte uygulamalar antagonistik davranışlar sergilese de belirli koşullarda malzeme–ekstrakt uyumunun artırılabileceği anlaşılmıştır. Bu çalışma, hem g-C₃N₄ tabanlı nanoyapıların biyolojik uygulamalar için geliştirilmesine hem de bitki temelli doğal bileşiklerle desteklenen yeni antimikrobiyal stratejilerin tasarlanmasına yönelik bilimsel temeli güçlendirmektedir.
Özet (Çeviri)
Nanomaterials have gained increasing attention in recent years due to their potential to provide innovative and effective solutions against the growing problem of bacterial resistance. Understanding the relationship between structural features and biological response is critical both for the design of new materials and for improving current applications. In this study, g-C₃N₄ was synthesized under controlled conditions through thermal and chemical layer separation methods, and the resulting nanoparticles were characterized using by FT-IR, SEM, BET, and Zeta potential analyses. FT-IR results revealed that the characteristic vibrations in the 1200–1600 cm⁻¹ region were more pronounced in the bulk g-C₃N₄ nanoparticles, while the broad band around 2400 cm⁻¹ indicated a weakening of structural order after layer separation processes. SEM images demonstrated that bulk g-C₃N₄ exhibited a heterogeneous surface morphology; thermal layer separation increased porosity, chemical layer separation produced a rough yet more homogeneous morphology, and thermally–chemically combined layer separation markedly improved surface organization. BET analyses showed that thermally treated g-C₃N₄ nanoparticles possessed higher surface area and pore volume, whereas bulk and chemically separated g-C₃N₄ nanoparticles exhibited more limited adsorption capacities. Zeta potential measurements indicated that bulk, thermally separated, and chemically separated nanoparticles displayed stable dispersion behavior at approximately −15 mV, while thermally–chemically combined layer separation resulted in lower stability, with a zeta potential of −10.3 mV. Additionally, extracts prepared from quince and blackberry leaves were evaluated for their bioactive potential. Phenolic profiling revealed high phenolic contents, reaching 1916,37 and 1746 mg GAE/g, respectively, while DPPH and CUPRAC assays demonstrated strong antioxidant capacities, and HPLC analysis confirmed broad phenolic diversity. In another stage of the study, g-C₃N₄ and its layer separation derivatives, alone or in combination with the plant extracts, were tested at concentrations ranging from 32 to 0,0625 mg/mL. The thermally–chemically layer separation g-C₃N₄ sample exhibited activity at 32 mg/mL particularly against Gram-positive bacteria. The plant extracts themselves showed stronger antibacterial activity at 2–8 mg/mL, although certain combined treatments resulted in antagonistic increases in optical density. Overall, the structural order, surface properties, and colloidal behavior of the g-C₃N₄ derivatives were found to be closely associated with their biological performance, while the plant extracts exhibited notable therapeutic potential due to their rich phenolic content and strong antioxidant capacity. The findings indicate that the structural features of g-C₃N₄ and its exfoliated forms directly influence antibacterial behavior, and that nanoparticles with improved surface area and morphology demonstrate greater efficacy against Gram-positive species. Quince and blackberry extracts offer significant biological potential through their high phenolic richness, and although certain combinations displayed antagonistic effects, the material–extract compatibility can be enhanced under appropriate conditions. This work provides a scientific basis for advancing g-C₃N₄-based nanostructures for biological applications and for designing new antimicrobial approaches supported by plant-derived natural compounds.
Benzer Tezler
- Pniktojen tabanlı biyokompozitlerin biyolojik aktivitelerinin incelenmesi
Investigation of biological activities of pnictogen-basedbiocomposites
İLKNUR AKSOY ÇEKCEOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İMREN HATAY PATIR
- Metalik malzemelerin mikro ve iki boyutlu nano partikül ortamlarındaki aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of wear behaviors of metallic materials in micro and two dimensional nano particles environment
MUHAMMED SALİH GÜL
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REFİK POLAT
DOÇ. DR. MUHAMMET HÜSEYİN ÇETİN
- Mezogözenekli G-C3N4 tabanlı kompozit malzemelerin atık sulardan bazı organik kirleticilerin gideriminde fotokatalitik aktivitesinin değerlendirilmesi
Evaluation of photocatalytic activity of mesoporous G- C3N4 based composite materials in removal of some organic contaminants from waste water
DİREN KILIÇ
Doktora
Türkçe
2023
KimyaAtatürk ÜniversitesiFizikokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA KARACA
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Ultrases destekli AgO/zno katkılı g-C3N4 sentezi ve fotokatalitik etkilerinin araştırılması
Ultrasound assisted AgO/ZnO doped g-C3N4 synthesis and investigation of its photocatalytic effects
BÜŞRA YONEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMÜR ARAS
- Grafitik karbon nitrür / SiO2 kompozit destekli geçiş metal nanokümeleri: Sentezi, tanımlanması ve amonyak boranın metanoliz tepkimesindeki katalitik uygulaması
Graphitic carbon nitride / SiO2 composıte assisted metal nanocumes: Synthesis, identification and catalytic applicatıon of ammonia borane in methanolysis reaction
BÜLENT YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
KimyaVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ZAHMAKIRAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ METİN ÇELEBİ