Türkiye'de yetişen bazı erica türlerinin çeşitli biyoaktiviteleri bakımından biyomalzemede kullanım potansiyellerinin araştırılması
Investigation of the potential use of some erica species grown in Türkiye n biomaterials based on their various bioactivities
- Tez No: 1012643
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET EMİN DURU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Erica, biyomalzeme, nanopartikül, krem, antioksidan, antimikrobiyal, antibiyofilm, anti-quorum sensing aktivitesi, karakterizasyon, stabilite testleri, challenge testi, duyusal testler, Erica, biomaterial, nanoparticle, cream, antioxidant, antimicrobial, antibiofilm, anti-quorum sensing activity, characterisation, stability tests, challenge test, sensory tests
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, Türkiye florasında doğal olarak yayılış gösteren ve geleneksel tıpta çeşitli amaçlarla kullanılan bazı Erica türlerine ait farklı bitki kısımlarından elde edilen biyoaktif ekstrelerin biyomalzemelerde kullanım potansiyellerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, Erica manipuliflora, Erica arborea ve Erica sicula subsp. libanotica türleri çalışma materyali olarak seçilmiştir. Bu türlerin yaprak, çiçek ve toprak üstü kısımlarının her birinden hekzan, diklorometan, metanol ve su ekstreleri olmak üzere toplam 36 ekstre elde edilmiştir. Elde edilen ekstrelerin antioksidan, antimikrobiyal, antibiyofilm, anti-quorum sensing (QS) ve enzim inhibisyonu (asetilkolinesteraz, bütirilkolinesteraz, üreaz ve tirozinaz) aktiviteleri in vitro koşullarda incelenmiştir. Bunun yanı sıra, metanol ve su ekstrelerinin toplam fenolik ve flavonoid içerikleri belirlenmiş, HPLC-DAD analizi ile kimyasal profilleri ortaya konmuştur. Antioksidan aktivite sonuçları incelendiğinde, E. manipuliflora toprak üstü metanol (EMTM), E arborea yaprak su (EAYS) ve toprak üstü su (EATS), E. sicula subsp. libanotica toprak üstü su (ESTS) ve çiçek su (ESÇS) ekstrelerinin diğer ekstrelere göre daha aktif olduğu görülmüştür. Bu ekstrelerin özellikle DPPH ve ABTS radikal giderim yöntemlerinde, referans antioksidan olarak kullanılan BHA ve α-tokoferol ile karşılaştırıldığında daha güçlü aktivite sergilediği saptanmıştır. DPPH yöntemine göre söz konusu ekstrelerin IC50 değerleri 7,55-12,68 µg/mL aralığında tespit edilirken, bu değerler BHA ve α-tokoferol için sırasıyla 19,82 ± 0,33 µg/mL ve 38,15 ± 0,45 µg/mL olarak belirlenmiştir. ABTS yönteminde ilgili ekstrelerin IC50 değerleri 5,82-8,52 µg/mL aralığında gözlenmiş olup, BHA için 12,80 ± 0,08 µg/mL ve α-tokoferol için ise 35,50 ± 0,56 µg/mL olarak elde edilmiştir. Antimikrobiyal aktivite sonuçları dikkate alındığında en yüksek aktivite S. aureus ATCC 25923'e karşı 0,312 mg/mL MİK değeri ile EAYS, EATS ve ESÇS ekstrelerinde belirlenmiştir. E. coli ATCC 25922'ye karşı EAYS ve EATS ekstreleri 0,625 mg/mL MİK değeri sergilemiştir. Mayalar için, C. albicans ATCC 10239'a karşı EAYS ve ESÇS ekstreleri 1,25 mg/mL, C. tropicalis ATCC 13803'e karşı EATS ekstresi 1,25 mg/mL ve EMTM ekstresi 2,5 mg/mL MİK değerleri ile öne çıkmıştır. Biyoaktivite testlerinde kullanılan ekstrelerin toplam fenolik ve flavonoid içerikleri incelendiğinde; özellikle EAYS, EATS ve EMTM ekstrelerinin toplam fenolik ve flavonoid miktar bakımından zengin olduğu belirlenmiştir. HPLC profillerine göre EMTM ekstresinde rutin hidrat (18,54 mg/g), EAYS ekstresinde benzoik asit (39,16 mg/g), EATS, ESÇS VE ESTS ekstrelerinde oksalik asit majör bileşikler olarak tayin edilmiştir. Oksalik asit miktarı EATS ekstresinde 44,73 mg/g, ESTS ile ESÇS ekstrelerinde 38,31 mg/g olarak belirlenmiştir. Hücre kültürü çalışmaları sonucunda, biyomalzeme geliştirme sürecinde kullanılan ekstrelerin sağlıklı fibroblast hücre hattı (NI-3T3) üzerinde toksik etki göstermediği saptanmıştır. Bu analizler sonucunda, özellikle fenolik ve flavonoid bileşiklerce zengin ekstrelerin, biyolojik aktivite açısından daha yüksek etkinlik sergilediği tespit edilmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda, yüksek antioksidan ve antimikrobiyal aktivite sergileyen ekstreler, biyomalzeme geliştirme çalışmalarında kullanılmak üzere ileri aşamalara taşınmıştır. Bu kapsamda tez çalışmasında iki farklı biyomalzeme yaklaşımı benimsenmiştir. İlk yaklaşımda, seçilen EAYS, EATS ve ESTS ekstreleri kullanılarak yeşil sentez yöntemiyle gümüş nanopartiküllerin (AgNP) biyosentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen gümüş nanopartiküllerin yüzey morfolojileri SEM analizi ile incelenmiş, nanopartikül oluşumları ise UV-Vis spektroskopisi ile doğrulanmıştır. Biyolojik aktivite testleri incelendiğinde, bu nanopartiküllerin bitki ekstrelerine kıyasla daha yüksek antioksidan, antimikrobiyal, antibiyofilm ve anti-QS etkinlik sergilediği saptanmıştır. Antimikrobiyal aktivite analizi değerlendirildiğinde, deri florası mikroorganizmalarından Micrococcus luteus NRLL B-4375'e karşı ESTS-AgNP 19,0±1,0 mm, Staphylococcus epidermidis MU 30'a karşı ise EATS-AgNP 18,5±1,5 mm ile en yüksek zon çaplarını göstermiştir. MİK değerlerine göre EAYS-AgNP, S. epidermidis'e karşı 0,039 mg/mL ile en yüksek aktiviteyi sergilemiş, bunu 0,078 mg/mL ile ESTS-AgNP takip etmiştir. İkinci biyomalzeme yaklaşımında EMTM, EAYS ve ESÇS ekstreleri kullanılarak krem formülasyonları geliştirilmiştir. Geliştirilen krem formülasyonlarının çeşitli biyoaktivite çalışmaları ile birlikte pH, viskozite, fiziksel ve mikrobiyal olarak stabilite özellikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca bitki ekstresi içeren formülasyonlara oktokrilen eklenerek güneş koruyucu etkileri incelenmiştir. Kremlerin mikrobiyolojik açıdan güvenilirliğinin belirlenmesi amacıyla koruyucu etkinlik (challenge test) çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ek olarak krem formülasyonlarının krem bazları ile karşılaştırılmalı FT-IR spektrumları incelenmiş ve bitki ekstresinin krem bazına başarılı şekilde entegre edildiği saptanmıştır. Antioksidan sonuçlarına göre en yüksek antioksidan aktivite, Krem 2 formülasyonunda 5,94 ± 0,14 µg/mL (DPPH) ve 5,01 ± 0,25 µg/mL (ABTS) değerleri ile tespit edilmiştir. Deri florası mikroorganizmalarına karşı ise tüm krem grupları etkili sonuçlar vermiş olup özellikle S. epidermidis ve M. luteus üzerinde 0,312 mg/mL MİK değeri ile Krem 2 öne çıkmıştır. Krem formülasyonlarının 25 °C ve 40 °C sıcaklıklarda gerçekleştirilen stabilite testlerinde, tüm kremlerin cilt pH'sına uygun aralıkta stabil kaldığı, viskozite değerlerinin kabul edilebilir sınırlar içerisinde olduğu ve faz ayrımı ya da fiziksel bozulma göstermediği belirlenmiştir. Mikrobiyal stabilite testlerinde, 90 günlük depolama süresince toplam mezofilik bakteri ve maya/küf gelişimi gözlenmemiş, ayrıca S. aureus, E. coli, P. aeruginosa ve C. albicans üremesi tespit edilmemiştir. Challenge test sonuçları, tüm krem formülasyonlarının bakteriyel kontaminasyona karşı yüksek logaritmik azalma sağlayarak etkili koruma sunduğunu göstermiştir. Özellikle Krem 2 ve Krem 6 formülasyonlarının tüm mikroorganizmalara karşı yüksek ve süreklilik gösteren koruyucu etkinlik sergilediği belirlenmiştir. Duyusal analiz testlerinde koku, renk, kıvam, homojenlik, sürülebilirlik, ciltte bıraktığı hissiyat gibi kriterler üzerinden yapılan değerlendirmelerde, tüm formülasyonlar genel olarak beğeni almış olup, en fazla tercih edilen krem formülasyonu Krem 2 olarak belirlenmiştir. Bu kapsamda, ilk kez bu tez çalışması ile iki farklı uygulama düzeyinde biyomalzemede kullanım potansiyelleri araştırılan Erica türlerinin hem nanoteknolojik uygulamalar hem de bitki ekstresi bazlı biyomalzeme geliştirme yaklaşımları kapsamında değerlendirilebileceğini ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, Erica türlerinin kozmetik, farmasötik ve biyoteknolojik alanlarda katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesine yönelik önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the aim was to investigate the potential use of bioactive extracts obtained from different parts of Erica species, which naturally grow in Türkiye's flora and are traditionally used for various medicinal purposes, in biomaterial applications. In this context, Erica manipuliflora, Erica arborea, and Erica sicula subsp. libanotica were selected as the study material. A total of 36 extracts were obtained from the leaves, flowers, and aerial parts of these species using hexane, dichloromethane, methanol, and water as extraction solvents. The antioxidant, antimicrobial, antibiofilm, anti-quorum-sensing (QS), and enzyme inhibition (acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, urease, and tyrosinase) activities of the extracts were investigated under in vitro conditions. Additionally, the total phenolic and flavonoid contents of methanol and aqueous extracts were determined, and their chemical profiles were characterized by HPLC-DAD analysis. Evaluation of antioxidant activity revealed that the methanol extract of the aerial parts of E. manipuliflora (EMTM), the leaf aqueous extract (EAYS), and aerial part aqueous extract (EATS) of E. arborea, and the aerial part water (ESTS) and flower aqueous (ESÇS) extracts of E. sicula subsp. libanotica were more active than the other extracts. Particularly in DPPH and ABTS radical scavenging assays, these extracts exhibited stronger activity compared to the reference antioxidants BHA and α-tocopherol. According to the DPPH method, the IC₅₀ values of these extracts ranged between 7.55–12.68 µg/mL, whereas the IC₅₀ values for BHA and α-tocopherol were found to be 19.82 ± 0.33 µg/mL and 38.15 ± 0.45 µg/mL, respectively. In the ABTS assay, the IC₅₀ values of the related extracts were observed between 5.82–8.52 µg/mL, while BHA and α-tocopherol showed IC₅₀ values of 12.80 ± 0.08 µg/mL and 35.50 ± 0.56 µg/mL, respectively. Considering antimicrobial activity results, the highest activity against Staphylococcus aureus ATCC 25923 was observed with a MIC value of 0.312 mg/mL in EAYS, EATS, and ESÇS extracts. Against Escherichia coli ATCC 25922, EAYS and EATS extracts exhibited a MIC value of 0.625 mg/mL. For yeasts, EAYS and ESÇS extracts showed MIC values of 1.25 mg/mL against Candida albicans ATCC 10239, while the EATS extract (1.25 mg/mL) and EMTM extract (2.5 mg/mL) were prominent against Candida tropicalis ATCC 13803. Analysis of total phenolic and flavonoid contents demonstrated that EAYS, EATS, and EMTM extracts were particularly rich in these compounds. According to HPLC profiles, rutin hydrate (18.54 mg/g) was identified as the major compound in the EMTM extract, benzoic acid (39.16 mg/g) in the EAYS extract, and oxalic acid as the major compound in EATS, ESÇS, and ESTS extracts. The oxalic acid content was determined as 44.73 mg/g in EATS and 38.31 mg/g in ESTS and ESÇS extracts. Cell culture studies revealed that the extracts used in the biomaterial development process did not exhibit cytotoxic effects on the healthy fibroblast cell line (NI-3T3). Overall, the findings indicated that extracts rich in phenolic and flavonoid compounds exhibited higher biological activity. Based on the obtained data, extracts demonstrating high antioxidant and antimicrobial activity were advanced to further stages for use in biomaterial development. Within this scope, two different biomaterial approaches were adopted in the thesis. In the first approach, green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) was carried out using selected EAYS, EATS, and ESTS extracts. The surface morphologies of the synthesized silver nanoparticles were examined by SEM analysis, and nanoparticle formation was confirmed by UV–Vis spectroscopy. Biological activity tests demonstrated that these nanoparticles exhibited higher antioxidant, antimicrobial, antibiofilm, and anti-QS activities compared to the plant extracts. In antimicrobial activity analysis, ESTS-AgNP showed the highest inhibition zone (19.0 ± 1.0 mm) against the skin flora microorganism Micrococcus luteus NRLL B-4375, while EATS-AgNP exhibited a zone diameter of 18.5 ± 1.5 mm against Staphylococcus epidermidis MU 30. According to MIC values, EATS-AgNP showed the highest activity against S. epidermidis (0.039 mg/mL), followed by ESTS-AgNP (0.078 mg/mL). In the second biomaterial approach, cream formulations were developed using EMTM, EAYS, and ESÇS extracts. The developed creams were evaluated for various bioactivities as well as pH, viscosity, and physical and microbiological stability properties. In addition, octocrylene was incorporated into the plant extract-containing formulations to evaluate their sunscreen effects. To determine microbiological safety, preservative efficacy (challenge test) studies were performed. Comparative FT-IR spectra of the cream formulations and their bases confirmed the successful incorporation of plant extracts into the cream matrix. According to antioxidant results, the highest antioxidant activity was detected in Cream 2, with IC₅₀ values of 5.94 ± 0.14 µg/mL (DPPH) and 5.01 ± 0.25 µg/mL (ABTS). All cream groups showed effective results against skin flora microorganisms, particularly against S. epidermidis and M. luteus, with a MIC value of 0.312 mg/mL, with Cream 2 being particularly prominent in this regard. Stability tests conducted at 25 °C and 40 °C demonstrated that all creams remained stable within the appropriate skin pH range, maintained acceptable viscosity values, and showed no phase separation or physical deterioration. During the 90-day storage period, no total mesophilic bacteria or yeast/mold growth was observed, and no growth of S. aureus, E. coli, Pseudomonas aeruginosa, or C. albicans was detected. Challenge test results indicated that all cream formulations provided effective protection against bacterial contamination with high logarithmic reductions, particularly Cream 2 and Cream 6, which exhibited sustained preservative efficacy against all tested microorganisms. Sensory evaluation tests based on odor, color, consistency, homogeneity, spreadability, and skin feel indicated overall acceptance of all formulations, with Cream 2 being the most preferred. Consequently, this thesis is the first to investigate the potential use of Erica species at two different application levels in biomaterial development. The findings demonstrate that Erica species can be evaluated within both nanotechnological applications and plant extract-based biomaterial development approaches. The results highlight the significant potential of these species for the development of high-value-added products in cosmetic, pharmaceutical, and biotechnological fields.
Benzer Tezler
- 1981 Türkiye tarımsal yapısının önemli bileşenleri ve tarımsal bölgelerin elde edilmesi
Principle components of Turkey's agricultural structure and to determine agricultural rigions in 1981
İHSAN KARABULUT
- 1983 yılı trafik kaza istatistikleri değerlendirmesi
Başlık çevirisi yok
ŞÜKRÜ ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
UlaşımGazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. RIDVAN EGE
- İş kazalarının Türk ekonomisi üzerine etkileri ve kömür madenciliği üzerine bir inceleme
Başlık çevirisi yok
MESUT ÖRMECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileriGazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. NACİ KINACIOĞLU
- Akaryakıtla çalışan endüstriyel tav fırınlarında yanma, sıcaklık ve basıncın optimum kontrolu
Optimum control of combustion temperature and pressure in industrial tempering furnaces working with fuel-oil
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ERCAN