Mikroalgal biyoproses optimizasyonu, mikroalgal ekstrakt yüklü nanopartiküllerin üretimi ve antikanser etkilerinin araştırılması

Abstract

Biyoaktif maddelerin birçoğunun sıcaklık, ışık ve oksijenden kolaylıkla etkilenerek depolama ve işleme sürecinde kolayca bozulmaları ve lipofilik özellikte olup, sindirim sırasında zayıf adsorpsiyon özellikleri göstermesi, bu maddelerin doğrudan kullanımını sınırlamaktadır. Sağlık alanında nanoteknoloji uygulamalarının en önemli odak noktalarından birisi, çevre koşullarından etkilenen bu biyoaktif maddeleri, nano yapı haline getirerek istenmeyen etkileşimlerden koruyan ve vücuda alım sonrası vücut içerisinde hedef bölgeye salınımını sağlayan bir enkapsülasyon sistemi geliştirmektir. Antimikrobiyal, antioksidan, antifungal özelliklere sahip, omega-3 yağları ve antioksidanlarca zengin mikroalg yağları son yıllarda hem gıda hem de ilaç sektöründe dikkat çeken önemli biyoaktif maddelerdendir. Biyoaktif maddelerce zengin mikroalg yağlarının fiziksel ve kimyasal stabilitesini geliştirmek amacıyla nanoteknolojik yaklaşımlar ile enkapsüle edilmesine yönelik çalışmalar henüz oldukça yeni olup, bu yağların hem gıda takviyesi hem de farmasötik amaçla uygulanması umut vaat etmektedir. Bu çalışmada Botryococcus braunii ve Microcystis aeruginosa türlerinin üretim biyoprosesi ve biyoproses optimizasyonu ile analizleri yapılarak değerli ekstraktları elde edilmiştir. Ardından mikroalgal ekstraktların elektrospreying yöntemi kullanılarak enkapsülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Elektrospreying yöntemi ile mikroalglerden elde edilen biyoaktif bileşenlerce zengin ekstraktlardan nano yapılar elde edilmiş ve tez çalışması ile elde edilen ürünlerin antikanser etkileri araştırılmıştır. Yapılan tez çalışması sonucunda en yüksek lipid içeriği Botryococcus braunii ve Microcystis aeruginosa için sırasıyla %53,80 ve %32,61 olup; 0,1875 g NaNO3, 22,5°C sıcaklık ve 16 saat aydınlatma koşulları altında elde edilmiştir. Elde edilen ekstraktların gaz kromatografisi analizleri sonucunda palmitik (16:0), oleik (18:1), linoleik (18:2), araşidik asit (20:0) ve eikozapentenoik (EPA) (20:5) asitler gibi değerli biyoaktif bileşenlerin varlığı tespit edilmiştir. Elektrospreying yöntemi ile antibakteriyel ve antioksidan özelliklere sahip olan ekstraktlarla yüklü nanopartikül üretimi sonucunda 90 nm boyutunda partikül eldesi sağlanabilmiş, optimizasyon çalışmaları ile en uygun koşulların %8 PVA içerikli aljinat çözeltisi, 0,2 ml/sa akış hızı ve 13 cm kollektör uzaklığı olduğu belirlenmiştir. Tez çalışması ile elde edilen ekstraktlar ve bu ekstraktlarla yüklü nanopartiküllerin L929 fare fibroblast hücrelerine sitotoksik etki göstermediği görülmüş olup, PC-3 prostat kanser hücre hattı, SHSY-5Y nöroblastom (beyin) hücre hattı ve AGS gastrik adenokarsinom (mide) hücre hattı üzerine sitotoksik etkide bulunduğu tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda, bu tez çalışmasıyla biyoaktif maddelere sahip olan Botryococcus braunii ve Microcystis aeruginosa türlerinin ekstrakt ve ekstratlarıyla üretilmiş nanopartiküllerin özellikle farmasötik ve kozmetik alanlarında değerlendirilebilme potansiyeli olduğu gösterilmiştir.