Yeşil sentez karbon kuantum noktalarının (CQD) antibakteriyel antikanser ve antioksidan aktivitelerinin değerlendirilmesi ve antikorla stabilize edilmiş CQD'lerin gıdalarda Escherichia coli tespitinde kullanım olanaklarının araştırılması
Evaluation of antibacterial, anticancer and antioxidant activities of green synthesis carbon quantum dots (CQD) and investigation of the possibilities of using antibody stabilized CQDs for detection of Escherichia coli in foods
- Tez No: 993175
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRUNNİSA NADAROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Biyoteknoloji, Gıda Mühendisliği, Chemistry, Biotechnology, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Escherichia coli, Gıda güvenliği, Kolloidal kuantum noktaları (QD)), Yeşil sentez, Escherichia coli, Food safety, Colloidal quantum dots (QD), Green synthesis
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışmada, Silybum marianum (SM) ve Thymbra spicata (TS) bitki ekstraktları kullanılarak çevre dostu“yeşil sentez”yöntemiyle karbon kuantum noktalarının (CQD) elde edilmesi, bu nanoyapıların çok yönlü biyolojik aktivitelerinin (antibakteriyel, antioksidan, antikanser) belirlenmesi ve antikor ile stabilize edilmiş CQD'lerin gıda matrislerinde Escherichia coli tespitine yönelik bir floresan imünosensör modeli olarak kullanım olanaklarının araştırılması amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışma üç temel aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, bitki ekstraktları kullanılarak hidrotermal yöntemle CQD sentezi gerçekleştirilmiş; elde edilen nanoyapıların karakterizasyonu FT-IR, XPS, TEM ve floresan spektroskopisi ile tamamlanmıştır. İkinci aşamada, CQD'lerin serbest radikal giderme kapasiteleri ve farklı patojenler üzerindeki inhibisyon etkileri saptanmıştır. Üçüncü aşamada ise, Wang vd. (2014) tarafından optimize edilen EDC/NHS aktivasyon protokolü kullanılarak CQD yüzeyine kovalent olarak E. coli antikorları bağlanmış (BCQD) ve bu sistemin gerçek gıda örneklerindeki (süt ve meyve suyu) tayin performansı“Turn-Off”(sönümleme) mekanizması üzerinden incelenmiştir. Bulgular: Analizler sonucunda, sentezlenen CQD'lerin 450 nm eksitasyon dalga boyu altında, yeşil floresan bölgesine karşılık gelen 515 nm'de maksimum emisyon şiddeti verdiği belirlenmiştir. Biyolojik aktivite testlerinde, nanoyapıların S. aureus üzerinde 31 mm inhibisyon zonu oluştururken, E. coli üzerinde öldürücü etki göstermediği (0 mm) tespit edilmiştir. Biyosensör uygulamalarında, antikor bağlanmasının (pasivasyon) floresan şiddetini artırarak (enhancement) hassasiyeti optimize ettiği; sönümleme tabanlı sistemin 101-107 CFU/mL aralığında doğrusal yanıt verdiği ve gıda örneklerinde %92,0-%98,0 geri kazanım oranlarına ulaştığı saptanmıştır. Sonuç: Sentezlenen yeşil CQD'lerin, özellikle E. coli üzerinde biyosidal etki göstermemesi, bakteriyel canlılığı ve epitop yapısını koruyarak antikor-antijen etkileşiminin verimliliğini artırmıştır. Geliştirilen BCQD platformunun, karmaşık mikrobiyal floraya sahip süt ve meyve suyu gibi gerçek gıda örneklerinde S. aureus gibi girişimci unsurların varlığında bile yüksek seçicilikle çalıştığı doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, çalışmanın gıda güvenliği denetimlerinde hızlı, hassas ve düşük maliyetli teşhis yöntemlerine yeni bir perspektif kazandırdığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this study, it was aimed to synthesize carbon quantum dots (CQDs) through an eco-friendly“green synthesis”method using Silybum marianum (SM) and Thymbra spicata (TS) plant extracts, to evaluate the multi-faceted biological activities (antibacterial, antioxidant, anticancer) of these nanostructures, and to investigate the potential of antibody-stabilized CQDs as a fluorescent immunosensor model for the detection of Escherichia coli in food matrices. Method: The study consists of three fundamental stages. In the first stage, CQD synthesis was carried out via the hydrothermal method using plant extracts, and the characterization of the obtained nanostructures was completed using FT-IR, XPS, TEM, and fluorescence spectroscopy. In the second stage, the free radical scavenging capacities and inhibition effects of the CQDs on various pathogens were determined. In the third stage, E. coli antibodies were covalently conjugated to the CQD surface (BCQD) using the EDC/NHS activation protocol optimized by Wang et al. (2014), and the detection performance of this system in real food samples (milk and fruit juice) was investigated via the“Turn-Off”(quenching) mechanism. Findings: Results indicated that the synthesized CQDs exhibited maximum emission intensity at 515 nm (green fluorescence region) under an excitation wavelength of 450 nm. Biological activity tests revealed that while the nanostructures formed a 31 mm inhibition zone against S. aureus, they showed no biocidal effect (0 mm) against E. coli. In biosensor applications, it was determined that antibody conjugation (passivation) optimized sensitivity by increasing photoluminescence (PL) intensity (enhancement); the quenching-based system provided a linear response in the range of 101-107 CFU/mL and reached recovery rates of 94.0%-98.0% in food samples. Results: The lack of biocidal effect of the green CQDs on E. coli enhanced the efficiency of the antibody-antigen interaction by preserving bacterial viability and epitope structure. It was confirmed that the developed BCQD platform operates with high selectivity in real food samples with complex microbial flora, such as milk and fruit juice, even in the presence of interfering elements like S. aureus. These results demonstrate that the study introduces a new perspective to rapid, sensitive, and low-cost diagnostic methods in food safety inspections.
Benzer Tezler
- Yeşil Sentez Yöntemi ile Verbascum thapsus'tan karbon kuantum noktalarının elde edilmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of carbon quantum dots from Verbascum Thapsus using the Green Synthesis Method
SERAY ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKNUR KÜÇÜK
- Serum albumin modifiye hünnap (Zizyphus jujuba) kuantum noktalarının sentezi ve çeşitli kanser hücre üzerindeki etkisinin belirlenmesi
Serum albumin synthesis of modified jujube (Zizyphus jujuba) quantum dot and determination of its effect on various cancer cells
MUHAMMED NECİP CANBOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Beslenme ve DiyetetikAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESEN TAŞĞIN
- Utilization Carbon quantum dots derived from organic waste materials: Synthesis, characterization, and application for the detection of dopamine and serotonin by using UV-VIS spectroscopy
Organik atık malzemelerden elde edilen karbon kuantum noktalarının kullanımı: UV-VIS spektroskopisi kullanılarak dopamin ve serotonin tespiti için sentez, karakterizasyon ve uygulama
SEYED HOSSEİN MİRHOSSEİNİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Nükleer Mühendislikİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ
- Yeşil sentezle momordica charantıa'ten karbon kuantum noktaların eldesi, kitosan destekli heterojen gümüş katalizör hazırlanması ve nitroaromatik bileşiklerin indirgenmesinde kullanılması
Green synthesis of carbon quantum dots from momordica charantia, preparation of chitosan supported heterogeneous silver catalyst and its use in reduction of nitroaromatic compounds
FARAH SAMIR SALIM SALIM
- Oksijen ve flor katkılı yeşil floresans yayan grafitik karbon nitrür kuantum noktalarının sentez ve karakterızasyonu: Sensör ve fotokatalitik uygulamaları
Synthesis and characterization of oxygen and fluorine co-doped green fluorescence graphitic carbon nitride quantum dots: Sensor and photocatalytic applications
SOLOMON BEZABEH KASSA