Demir nanopartiküllerin yeşil sentezi, karakterizasyonu ve biyoremediasyonda kullanımı

Bu tez çalışmasında topraktan izole edilen mikroorganizmaların siderofor üretim kapasiteleri araştırılmış ve CAS sıvı deneyinde pozitif sonuç veren, gram boyamada gram (-) basil olduğu anlaşılan mikroorganizmanın, 16S rRNA geni dizi analizi ile Cronobacter turicensis olduğu tespit edilmiştir. C. turicensis BHC04 olarak adlandılan suşun optimizasyon öncesinde siderofor üretim yüzdesi % 65 olduğu belirlenmiştir. Optimum siderofor üretim saatinin belirlenmesi çalışmasında, farklı saatlerde CAS sıvı besiyerindeki renk değişimleri (turuncu ve mor), organizmanın iki farklı siderofor sentezlediğini işaret etmesi üzerine bu sideroforlar araştırılmıştır. Ortam koşulları optimize edildiğinde, 1. sideroforun OD400'de, 37 ˚C sıcaklıkta, 18. saatte, pH 8.5'te, karbon kaynağı olarak gliserol, azot kaynağı olarak amonyum klorür kullanılarak ve FeCl3 ilave edilmeden hazırlanmış CDLIM besiyerindeki üretiminin % 70'e yükseldiği görülmüştür. 2. sideroforun ise OD580'de, 37 ˚C sıcaklıkta, 28. saatte, pH 6.5'te, karbon kaynağı olarak gliserol, azot kaynağı olarak amonyum klorür kullanılarak ve FeCl3 ilavesi olmadan hazırlanmış CDLIM besiyerindeki üretiminin % 94'e yükseldiği belirlenmiştir. C. truicensis BHC04'ün pH 8.5'ta az ürediğinin belirlenmesi ve yapılan optimizasyonlar sonucunda pH 6.5'ta belirlenen sideroforun daha yüksek miktarlarda üretildiğinin ölçülmesi üzerine, çalışmaya 2. siderofor ile devam edilmiştir. Büyük ölçekli üretimi gerçekleştirilen sideroforun liyofilizasyon ile konsantre hale getirilmesi sonrasında Sephadex LH-20 dolgulu kolon kullanılarak saflaştırılmıştır. Renk ve absorbans miktarları değerlendirilerek 5-20. Fraksiyonlar birleştirilmiştir. Saflaştırılmış fraksiyonlar ile siderofor tipini belirlenmek üzere Arnow ve Cśaky testi gerçekleştrilmiş yüksek oranda katekolat tipi siderofor içerdiği anlaşılmıştır. Saflaştırılmış sideroforun karakterizasyonu amacıyla, sırasıyla HPLC, FTIR ve 1H-NMR analizleri gerçekleştirilmiş ancak HPLC analizinde elde edilen piklerin, standart olarak kullanılan desferal ve 2,3-dihidroksibenzoik asit (DHBA) larla eşleşmediği görülmüştür. Yapılan FTIR ve 1H-NMR analizlerinde ise, CDLIM besiyerinde karbon kaynağı olarak kullanılan gliserolün girişim yapması sebebiyle, yeterli veri elde edilememiştir. Bunun üzerine tezin asıl hedefi olan siderefor nanopartikül sentezi ve sudaki arseniğin temizlenmesi çalışmalarının gerçekleştirilmesi amacıyla, çalışmaya, BAP 2020/108 nolu çalışmada çeşitli analizlerle katekolat tipi siderofor olduğu kanıtlanmış olan Lactobacillus plantarum BHC03 suşu ile devam edilmiştir. Optimum siderofor üretim koşullarında üretilen suş süpernatantı ile Fe2O3'ün karıştırılması ile hücre dışı biyolojik demir nanopartikül sentezlenmiştir. Sentezlenen FeNP'lerin optimizasyonu gerçekleştirilmiş ve optimum koşulların OD350'de, 36 ˚C sıcaklıkta, 60. ve 80. saatte, pH 8.5'te absorbans verdiği gözlemlenmiştir. 60. saat ve 80. saatte üretilen FeNP'lerin karakterizasyonu için sırasıyla SEM, EDX, FTIR, XRD ve Zeta potansiyel ölçüm analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda, SEM analiziyle 80-200 nm çaplarında agromelere küresel forma sahip, EDX ile demir, oksijen ve karbon varlığı kanıtlanmış, FTIR analizi ile biyolojik demir nanopartikül spektrumlarına sahip olan, XRD analizi ile ortalama çapının 86 nm belirlenmiş kristal yapıdaki, Zeta potansiyeli -43.9 mV olan biyolojik demir nanopartiküllerin üretildiği belirlenmiştir. 60. saat biyolojik FeNP ile sudaki arsenik giderimi araştırılmıştır. ICP analizi ile biyolojik FeNP miktarının artışına bağlı olarak arsenik miktarının azaldığı görülmüştür. Bu tez çalışması ile sudaki ağır metallerden biri olan arseniğin, çevre kirliliğine sebep olabilecek kimyasal yöntemler yerine daha ucuz ve çevre dostu olan biyolojik demir nanopartikül ile giderimi sağlanabileceği kanıtlanmıştır.