Bu çalışma, Vaccinium corymbosum yani blueberry/yüksek çalı yaban mersini ekstraktındaki polifenollerin TiO₂ ve ZnO metal oksit nanoparçacıklarının yüzey kimyası, yapısı, antimikrobiyal davranışı ve sitouyumluluğu üzerindeki etkilerini karşılaştırıyor. Bitki-aracılı metal oksit nanomalzeme üretimi, bitkisel fitokimyasalların metal türlerinin oluşumu, parçacık büyümesi veya mevcut parçacık yüzeylerinin stabilizasyonunda işlev gördüğü biyoyardımlı bir malzeme hazırlama yaklaşımıdır. Ancak bu araştırmada iki oksit aynı biçimde üretilmemiştir: ZnO, ZnCl₂'den pH 12'de alkalin çöktürmeyle oluşturulurken, TiO₂ kolunda önceden mevcut gıda sınıfı TiO₂ blueberry ekstraktıyla işlenerek polifenollerle yüzey modifikasyonuna uğratılmıştır. Yapısal karakterizasyon XRD, FTIR, XPS, Raman, TEM/SEM, DLS ve UV–Vis yöntemleriyle; polifenol profili HPLC ile; antimikrobiyal aktivite üropatojenik Escherichia coli ve Salmonella Typhimurium üzerinde; sitouyumluluk ise Gallus gallus domesticus periferal kan lökositleri ve Artemia salina modeliyle değerlendirilmiştir. Ana sonuç, ZnO'nun daha güçlü büyüme inhibisyonu gösterirken TiO₂'nin daha istikrarlı sitouyumluluk profili sunmasıdır. Bununla birlikte çalışma insan klinik güvenliğini, uzun dönem toksisiteyi veya gerçek uygulama ortamındaki etkinliği kanıtlamamaktadır.

HPLC profilleri blueberry ekstraktında siyanidin-3-glukozid, siyanidin, malvidin ve kuersetin ile uyumlu sinyaller göstermiştir. TiO₂ işleminden sonra bu piklerin sayı ve şiddetindeki daha büyük azalma, fitokimyasalların TiO₂ yüzeyinde daha güçlü adsorpsiyon/immobilizasyon veya dönüşüme uğramasıyla ilişkilendirilmiştir. ZnO üretimi sonrasındaki sıvı fazda ise başlangıçtaki polifenol sinyallerinin daha büyük bölümü korunmuştur. Kaynak bu farkı ZnO'nun pH kontrollü Zn²⁺ → Zn(OH)₂ → ZnO oluşum mekanizması ile TiO₂'deki yüzey yükleme mekanizmasının farklılığı üzerinden yorumlamaktadır.

Ana antimikrobiyal sonuç tablosunda TiO₂ için MIC değerleri E. coli'de 8 mg/mL ve S. Typhimurium'da 4 mg/mL; ZnO için sırasıyla 2 ve 1 mg/mL'dir. Dört kombinasyonda da MBC değeri test edilen en yüksek 16 mg/mL konsantrasyonunun üzerinde kalmıştır. Bu nedenle parçacıklar çalışma koşullarında güçlü büyüme inhibisyonu oluştursa da tam bakterisidal etki 16 mg/mL'ye kadar doğrulanmamıştır.

Kaynakta önemli raporlama farkları bulunmaktadır. Abstract'ta ZnO MIC 0,5–1 mg/mL ve TiO₂ MIC 8–16 mg/mL olarak verilirken ana Tablo 4 sırasıyla 2/1 ve 8/4 mg/mL bildirir. Benzer biçimde abstract TiO₂ kristalit boyutunu 12,8 nm olarak verirken ana XRD Tablo 2 yaklaşık 49,98 nm raporlamaktadır. Bu değerler Verianla tarafından tek bir “düzeltilmiş” sonuç altında birleştirilmemiştir.

Metal oksit nanoparçacıkları, mikroorganizmalarla birden fazla fizikokimyasal yoldan etkileşebilmeleri nedeniyle antimikrobiyal malzeme araştırmalarında yoğun biçimde incelenmektedir. TiO₂ ve ZnO; yüzey reaktivitesi, reaktif oksijen türleriyle ilişkili kimya, hücre zarıyla fiziksel etkileşim ve ZnO özelinde Zn²⁺ salımı gibi mekanizmalar üzerinden antibakteriyel etki oluşturabilen iki önemli yarı iletken oksittir.

Bununla birlikte yüksek yüzey reaktivitesi yalnız bakteriler için önemli değildir. Aynı özellikler ökaryotik hücrelerde oksidatif stres veya membran hasarı oluşturabilir. Dolayısıyla antimikrobiyal performansın tek başına ölçülmesi yeterli değildir; malzemenin yapısal özellikleri, kolloidal davranışı ve sitouyumluluğu da aynı deneysel çerçevede değerlendirilmelidir.

Bu araştırmanın literatür boşluğu burada ortaya çıkmaktadır. Vaccinium türlerinden elde edilen ekstraktlarla metal veya metal oksit nanoparçacık üretimi daha önce incelenmiş olsa da, çalışmaların önemli bölümü parçacık oluşumu ve temel antimikrobiyal taramayla sınırlıdır. Aynı botanik ekstraktın iki farklı metal oksit sistemi üzerindeki yapısal ve biyolojik etkilerini HPLC, katı-hal karakterizasyonu, hücresel toksisite ve moleküler docking ile birlikte inceleyen bütünleşik çalışmalar daha sınırlıdır.

Blueberry polifenolleri TiO₂ ve ZnO nanoparçacıklarını aynı şekilde mi etkiliyor?

Hayır. Kaynak verileri blueberry polifenollerinin TiO₂'de esas olarak önceden mevcut oksit yüzeyine adsorpsiyon/immobilizasyon yoluyla bağlandığını, ZnO sisteminde ise alkalin Zn²⁺ hidroliz–yoğunlaşmasıyla oluşan parçacıkların büyümesini ve yüzey stabilizasyonunu etkileyen kompleksleyici/capping bileşenleri olarak davrandığını düşündürmektedir.

Blueberry ekstraktı nasıl hazırlandı?

Yerel pazardan agro-endüstriyel yan ürün olarak temin edilen düşük ticari sınıftaki taze blueberry meyveleri önce dondurarak kurutuldu. Kurutulmuş materyal öğütüldü; 1 g toz 100 mL distile suyla karıştırıldı ve 90 °C'de 15 dakika boyunca 400 rpm'de karıştırıldı. Oda sıcaklığına soğutulan karışım 25 °C'de 14.000 × g ile 15 dakika santrifüj edildi, Whatman No. 1 filtreden geçirildi ve amber şişede 4 °C'de saklandı.

HPLC hangi polifenolleri izledi?

Fitokimyasal profil Agilent 1120 Compact HPLC sisteminde UV algılama 350 nm'de gerçekleştirilmiştir. Phenomenex Luna C18 kolon 40 °C'de kullanılmış ve siyanidin-3-glukozid, siyanidin, malvidin ve kuersetin standartlarının retansiyon süreleri kimliklendirme amacıyla karşılaştırılmıştır.

İşlem öncesi ekstrakt bu bileşiklerle ilişkilendirilen çok sayıda belirgin pik göstermiştir. TiO₂ ile işlem sonrasında piklerin sayı ve yoğunluğu büyük ölçüde azalmıştır. Kaynak bunu polifenollerin tüketilmesi, kimyasal dönüşümü veya TiO₂ yüzeyinde immobilizasyonuyla ilişkilendirir. ZnO üretiminden sonra ise piklerin daha büyük bölümü düşük yoğunlukla da olsa sıvı fazda kalmıştır.

Bu analiz nitel profilleme sağlar. Makalenin kendi sınırlılık bölümünde tek tek fenolik bileşiklerin nicel konsantrasyonlarının belirlenmemiş olması önemli eksik olarak kabul edilmiştir. Bu nedenle “belirli miktarda kuersetin şu kadar antibakteriyel katkı sağladı” biçiminde nicel nedensel ilişki kurulamaz.

TiO₂ kolunda gerçekte ne yapıldı?

TiO₂ deneyinde başlangıç malzemesi zaten gıda sınıfı TiO₂'dir. 1 × 10⁻³ M konsantrasyondaki 90 mL TiO₂ süspansiyonu oda sıcaklığında iki saat karıştırılmış, ardından 10 mL blueberry ekstraktı eklenerek iki saat daha karıştırılmış ve sistem 60 °C'de bir saat ısıtılmıştır. Ürün 10.000 rpm'de 15 dakika santrifüjle toplanmış, deiyonize suyla yıkanmış ve 80 °C'de gece boyunca kurutulmuştur.

Bu nedenle TiO₂ kolunu “Ti öncülünden yeni TiO₂ kristallerinin bitkisel indirgenmeyle sentezlenmesi” biçiminde sunmak doğru değildir. Kaynağın FTIR tartışması da preformed TiO₂ üzerinde fitokimyasalların hidrojen bağı ve Ti–OH gruplarıyla koordinasyonu üzerinden gerçekleşen yüzey impregnasyonu/yüklenmesi modelini desteklemektedir.

ZnO nasıl üretildi?

ZnO kolunda 90 mL, 10 mM ZnCl₂ çözeltisi oda sıcaklığında 20 saat karıştırılmıştır. Daha sonra 1 M NaOH damla damla eklenerek pH 12'ye çıkarılmış, 10 mL blueberry ekstraktı ilave edilmiş ve karışım 60 °C'de bir saat karıştırılmıştır. Çöken ürün 10.000 rpm'de 15 dakika santrifüj edilmiş, yıkanmış ve 80 °C'de gece boyunca kurutulmuştur.

Kaynağın önerdiği kimyasal çerçevede ZnO oluşumu büyük ölçüde Zn²⁺ → Zn(OH)₂ → ZnO alkalin hidroliz/yoğunlaşma dizisiyle gerçekleşmektedir. Polifenoller bu süreçte başlıca metal iyonlarıyla kompleksleşen, parçacık yüzeyine bağlanan ve büyümeyi/stabilizasyonu etkileyen bileşenler olarak değerlendirilmiştir.

FTIR ne gösterdi?

Blueberry ekstraktında yaklaşık 3300–3400 cm⁻¹ bölgesindeki geniş bant fenolik O–H titreşimleriyle; yaklaşık 2920 cm⁻¹ alifatik C–H, 1600–1700 cm⁻¹ karbonil/aromatik C=C ve yaklaşık 1200–1000 cm⁻¹ C–O/C–O–C titreşimleriyle ilişkilendirilmiştir.

ZnO örneğinde hidroksil ve karbonil bantlarının zayıflaması/kayması fitokimyasal ligandların Zn türleriyle etkileşimiyle ilişkilendirilmiş; 600 cm⁻¹'in altındaki özellikler Zn–O örgü titreşimlerini desteklemiştir. TiO₂'de ise blueberry ekstraktına ait organik bantların kısmen korunması, polifenollerin tamamen tüketilmekten çok mevcut oksit yüzeyinde tutulduğu görüşünü desteklemiştir.

XRD kristal yapıyı nasıl doğruladı?

XRD desenleri TiO₂'nin anatase fazını, ZnO'nun ise hekzagonal wurtzite yapısını desteklemiştir. TiO₂ için baskın (101) yansıması yaklaşık 25° 2θ civarında; ZnO için baskın (101) yansıması yaklaşık 36° civarında görülmüştür. Kaynak, ana desenlerde belirgin ikincil faz veya safsızlık pikleri gözlemediğini bildirmektedir.

TiO₂ kristallik oranı aşağıdaki alan oranıyla hesaplanmıştır:

\[ \mathrm{Kristallik} = \frac{\mathrm{Kristalin\ piklerin\ alanı}} {\mathrm{Tüm\ piklerin\ alanı}} \]

Gıda sınıfı TiO₂ için kristallik %77,07, blueberry ile işlenmiş TiO₂ için %88,01 olarak raporlanmıştır.

Kristalit boyutunda kaynak Scherrer ilişkisini kullanmıştır:

\[ D = \frac{0.95\lambda}{\beta\cos\theta} \]

Burada D kristalit boyutu, λ kullanılan X-ışınının dalga boyu, β seçilen kırınım pikinin genişliği ve θ Bragg açısıdır. Ana Tablo 2, gıda sınıfı TiO₂ için yaklaşık 54,12 nm, işlenmiş TiO₂ için yaklaşık 49,98 nm verir. Abstract'taki 12,8 nm TiO₂ değeri bununla uyuşmadığından tek bir doğrulanmış kristalit boyutu olarak birleştirilmemelidir.

XPS yüzey kimyası hakkında ne söyledi?

Ti 2p spektrumunda yaklaşık 458,6 ve 464,1 eV'deki iki pik Ti⁴⁺ durumuyla; Zn 2p spektrumunda yaklaşık 1022,9 ve 1046 eV'deki pikler Zn²⁺ ile ilişkilendirilmiştir.

TiO₂'nin O 1s sinyali yaklaşık 529,4 eV örgü oksijeni ve yaklaşık 531 eV yüzey hidroksil bileşeni olarak ayrılmış; alan oranları sırasıyla %69,7 ve %30,3 olarak tahmin edilmiştir. ZnO'da benzer biçimde yaklaşık 529,5 ve 530,9 eV bileşenleri ayrıştırılmıştır.

Kaynak yüzey -OH/defektli oksijen bileşenlerinin ROS üretimiyle ilişkili olabileceğini tartışmaktadır; ancak bu makalede ROS miktarı doğrudan ayrı bir kimyasal assay ile ölçülmemiştir. Dolayısıyla XPS sonuçları bir yüzey kimyası göstergesidir, doğrudan antimikrobiyal ROS üretiminin nicel ölçümü değildir.

Raman analizi neyi doğruladı?

TiO₂ Raman spektrumu anatase fazıyla uyumlu 145, 398, 517 ve 635 cm⁻¹ civarında karakteristik titreşimler göstermiştir. 145 cm⁻¹ bandındaki genişleme/kırmızı kayma ve yaklaşık 795 cm⁻¹'deki zayıf bant nanokristallik/defekt ve oksijen boşluklarıyla ilişkilendirilmiştir.

ZnO için yaklaşık 437 cm⁻¹'deki E₂(high) modu wurtzite düzeninin önemli işareti olarak raporlanmış; yaklaşık 580 cm⁻¹'deki E₁(LO) bileşeni oksijen boşlukları ve çinko ara-yer kusurlarıyla ilişkilendirilmiştir.

TEM ve SEM morfolojisi

TiO₂ görüntülerinde çoğunlukla küresel/yarı küresel primer yapılar ve belirgin agregasyon görülmüştür. Görüntü tabanlı TiO₂ çapları 4,5–207,5 nm arasında geniş bir dağılıma sahip olup ortalama çap yaklaşık 85,1 nm'dir; parçacıkların çoğu 50–100 nm bölgesindedir.

ZnO ise keskin kenarlı, üçgensi/yıldızsı alt birimlerden oluşan hiyerarşik çiçek-benzeri yapılar oluşturmuştur. Kaynak yaklaşık ortalama uzunluğu 677 nm ve “petal width” kalınlığını yaklaşık 240 nm olarak bildirir. Bu değerler bütün agreganın/morfolojinin ölçüleridir; “nanoscale” ifadesi daha küçük ayırt edilebilir alt birimler için kullanılmaktadır.

DLS neden TEM'den daha büyük boyut verdi?

DLS hidrodinamik çapı ölçer; yalnız kristal çekirdeği değil, sıvı içinde parçacıkla birlikte hareket eden hidratasyon tabakası, organik yüzey kaplaması ve yumuşak agregasyonu da kapsar. Bu nedenle DLS değerlerinin XRD kristalit veya TEM primer yapı boyutlarından daha büyük olması beklenebilir.

TiO₂ ve ZnO için PDI değerlerinin yaklaşık 0,75 olması geniş ve heterojen hidrodinamik boyut dağılımını gösterir. Zeta potansiyellerinin tamamının ±30 mV'ın altında kalması ise güçlü elektrostatik kararlılık yerine agregasyona açık, sınırlı kolloidal stabiliteye işaret etmektedir.

Optik bant aralıkları

UV–Vis/Tauc analizinde gıda sınıfı TiO₂ için yaklaşık 3,37 eV, blueberry ile işlenmiş TiO₂ için yaklaşık 3,29 eV ve ZnO için yaklaşık 3,25 eV bant aralığı raporlanmıştır. TiO₂ işleminden sonraki küçük kırmızı kayma kaynak tarafından oksijen boşlukları veya boyut/defekt kaynaklı elektronik durumlarla ilişkilendirilmiştir.

ZnO neden daha güçlü antibakteriyel görünürken TiO₂ daha sitouyumlu göründü?

Çalışmanın deneysel sonuçlarında ZnO daha düşük MIC ve daha yüksek büyüme inhibisyonuyla öne çıkarken TiO₂ tavuk lökositlerinde tüm test konsantrasyonlarında %90'ın üzerinde canlılık göstermiştir; kaynak bu performans–güvenlik farkını ZnO'nun çiçek-benzeri morfolojisi, daha yüksek yüzey reaktivitesi, Zn²⁺ salımı ve ROS ile ilişkili mekanizmalarla, TiO₂'nin ise daha küresel ve nispeten daha az reaktif morfolojisiyle ilişkilendirmektedir, ancak bu mekanizmaların tamamı doğrudan ölçülmemiştir.

ZnO'nun keskin ve hiyerarşik morfolojisi daha büyük erişilebilir yüzey ve bakteriyel zarla daha yoğun temas potansiyeli sağlayabilir. Zn²⁺ salımı da ZnO'ya TiO₂'de bulunmayan ek bir kimyasal etki kanalı sağlar. Buna karşılık TiO₂'nin daha düzgün, agregalı küresel yapısı daha düşük yüzey reaktivitesiyle ilişkilendirilmiştir.

Bu yorumlar deneysel antibakteriyel performansla uyumludur fakat çalışma morfoloji, Zn²⁺ salımı ve ROS katkısını tek tek ayıran mekanistik ablasyon deneyleri yapmamıştır. Bu nedenle “ZnO'nun üstünlüğünün şu yüzde kadarı ROS, şu kadarı iyon salımıdır” biçiminde nicel nedensel ayrıştırma yapılamaz.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Antimikrobiyal deney tasarımı

Üropatojenik E. coli ve S. Typhimurium kolonileri LB broth içinde 37 °C ve 250 rpm'de yaklaşık 0,5 McFarland, yaklaşık 10⁶ CFU/mL seviyesine kadar büyütülmüştür.

TiO₂ ve ZnO süspansiyonları Mueller–Hinton broth içinde 0,25–16 mg/mL aralığında seri seyreltilmiş ve 96 kuyucuklu plakalarda bakteriyel inokulumla 37 °C'de 18 saat inkübe edilmiştir. Büyüme 595 nm'de mikroplaka okuyucuyla ölçülmüştür.

MIC ve MBC nasıl belirlendi?

İnkübasyon sonrasında 10 µL, 0,01 mg/mL resazurin çözeltisi eklenmiş ve 37 °C'de 75 dakika daha inkübe edilmiştir. Maviden pembeye renk değişiminin görülmediği en düşük konsantrasyon MIC olarak kabul edilmiştir.

MBC için görünür büyümenin olmadığı kuyucuklardan 20 µL alınarak Mueller–Hinton agara ekilmiş; koloni oluşumunun görülmediği en düşük konsantrasyon MBC olarak tanımlanmıştır.

Bu tablo, büyümeyi durdurmak için gereken konsantrasyonun ZnO'da daha düşük olduğunu gösterir. Buna karşılık hiçbir kombinasyonda 16 mg/mL'ye kadar bakterisidal eşik doğrulanmamıştır. Dolayısıyla kaynak kendi koşullarında başlıca etkiyi bakteriyostatik olarak yorumlamaktadır.

Büyüme inhibisyonu

TiO₂, E. coli üzerinde 2 mg/mL'de yaklaşık %27 büyüme azalması oluşturmuş, 4 mg/mL ve üzerindeki konsantrasyonlarda inhibisyon %50'yi aşmıştır. S. Typhimurium için TiO₂ ile 0,25–2 mg/mL aralığında yaklaşık %19–30, 4–16 mg/mL aralığında yaklaşık %70–72 inhibisyon bildirilmiştir.

ZnO daha güçlü cevap vermiştir. E. coli'de 0,25 mg/mL'de yaklaşık %74 ve 16 mg/mL'de yaklaşık %91 büyüme azalması raporlanmıştır. S. Typhimurium'da 2 mg/mL civarında yaklaşık %93 ile maksimum inhibisyon, 16 mg/mL'de ise yaklaşık %76 inhibisyon bildirilmiştir. İkinci örüntünün monoton olmaması nanoparçacık agregasyonu, biyolojik değişkenlik veya deneysel sistem davranışı açısından önemlidir; kaynak bunu basit doğrusal doz–yanıt olarak ele almamalıdır.

MIC, MBC ve çalışmanın “probit LD₅₀” metriği aynı şeyi mi ölçüyor?

Hayır. MIC görünür bakteriyel büyümeyi durduran en düşük konsantrasyonu, MBC yeniden kültürlendiğinde koloni oluşumunu engelleyen en düşük konsantrasyonu ölçerken; kaynakta “probit LD₅₀” olarak adlandırılan değer Abbott-düzeltilmiş büyüme inhibisyonunun %50 olduğu matematiksel konsantrasyon eşiğidir ve klasik ölüm-temelli toksikolojik LD₅₀ ile doğrudan eşdeğer değildir.

Probit dönüşümü

Kaynak ilk olarak inhibisyon oranı \(P\)'yi ters normal dağılım fonksiyonuyla probit birimine dönüştürmüştür:

\[ Y = \Phi^{-1}(P) \]

Burada \(Y\) probit birimi, \(\Phi^{-1}\) standart normal dağılımın ters kümülatif fonksiyonu ve \(P\) inhibisyon oranıdır.

Konsantrasyon logaritmik ölçeğe dönüştürülerek doğrusal probit model kurulmuştur:

\[ Y = \alpha + \beta \log_{10}(C) \]

\(\alpha\) kesişim, \(\beta\) eğim, \(C\) ise mg/mL cinsinden nanoparçacık konsantrasyonudur.

Probit = 5, yani %50 inhibisyona karşılık gelen kaynak-tanımlı LD₅₀ şöyle hesaplanmıştır:

\[ LD_{50} = 10^{\frac{5-\alpha}{\beta}} \]

Bu probit eşikleri ile doğrudan MIC değerleri arasında çok büyük farklar bulunması, metriklerin aynı biyolojik kararı temsil etmediğini ayrıca gösterir.

Bootstrap belirsizliği

Her tedavi kombinasyonu için 1000 nonparametrik bootstrap tekrarının yapılması planlanmış; pozitif tanımlı Hessian matrisi ve sonlu parametre koşulunu karşılayan 994 tekrar, yani %99,4'lük bölüm yakınsamıştır.

Bootstrap güven aralığı kaynakta şu şekilde tanımlanmıştır:

\[ CI_{95\%}^{bootstrap} = \left[ Q_{0.025}(LD_{50}^{*}), Q_{0.975}(LD_{50}^{*}) \right] \]

Burada \(Q\), bootstrap tahminlerinin ilgili yüzdelik değerini ifade eder.

Göreli bias:

\[ \mathrm{Bias}(\%) = \frac{\mathrm{Median}_{bootstrap} - LD_{50}^{probit}} {LD_{50}^{probit}} \times 100 \]

Varyasyon katsayısı:

\[ CV(\%) = \frac{SD_{bootstrap}} {\mathrm{Mean}_{bootstrap}} \times 100 \]

Kaynak ±%10 içindeki bias'ı önemsiz sistematik hata göstergesi, CV < %30 değerini ise kabul edilebilir hassasiyet için referans olarak tanımlar. Buna rağmen dört kombinasyondan üçünde CV %30'un üzerindedir: TiO₂/S. Typhimurium %65,25; ZnO/E. coli %47,55 ve ZnO/S. Typhimurium %63,68. Dolayısıyla model uyumunun yüksek R² değerleri vermesi tüm bootstrap dağılımlarının dar ve hassas olduğu anlamına gelmez.

Tavuk lökositlerinde sitouyumluluk

Gallus gallus domesticus periferal kan lökositleri 50, 100 ve 500 µg/mL TiO₂ veya ZnO ile 24 saat inkübe edilmiştir. Resazurin floresansı 530 nm eksitasyon ve 590 nm emisyonla ölçülmüştür.

Kaynak hücre canlılığını:

\[ \mathrm{Canlılık}(\%) = \frac{A_{sample}}{A_{negative}} \times 100 \]

şeklinde tanımlar. Metot metni floresans ölçümü yapıldığını belirtirken formül açıklaması \(A\) değişkenlerini “absorbance” olarak adlandırmaktadır; bu küçük terminolojik fark kaynakta olduğu gibi korunmalıdır.

TiO₂'de canlılık bütün konsantrasyonlarda %90'ın üzerinde kalmıştır. ZnO'da 50 µg/mL'de yaklaşık %70'e düşüş görülürken 100 ve 500 µg/mL'de değerler yeniden yaklaşık %100 düzeyine gelmiştir. Bu nedenle ZnO sonucu klasik monoton bir “konsantrasyon arttıkça toksisite artıyor” örüntüsü değildir.

Artemia salina akut toksisite deneyi

On A. salina naupliusundan oluşan deney birimleri sentetik deniz suyunda nanoparçacıklara 24 saat maruz bırakılmıştır. Kaynak mortaliteyi:

\[ \mathrm{Mortalite}(\%) = \frac{\mathrm{Ölü\ nauplius\ sayısı}} {\mathrm{Başlangıçtaki\ toplam\ nauplius\ sayısı}} \times 100 \]

olarak hesaplamıştır.

TiO₂'de ölüm 0–4 mg/mL aralığında %5'in altında, 8 mg/mL civarında yaklaşık %10 ve 16 mg/mL'de yaklaşık %16,5 olmuştur. ZnO'da değer 4 mg/mL'ye kadar %5'in altında, 16 mg/mL'de yaklaşık %10 düzeyinde kalmıştır. Kaynağın kullandığı sınıflamada hiçbir koşul %50 “toksik” eşiğine ulaşmamıştır.

Bu assay yalnız 24 saatlik akut Artemia yanıtını temsil eder. İnsan toksisitesi, kronik ekotoksisite, biyobirikim veya uzun dönem bağışıklık etkileri hakkında doğrudan sonuç çıkarılamaz.

Moleküler docking deneysel antibakteriyel mekanizmayı kanıtlıyor mu?

Hayır. Docking yalnız seçilen blueberry polifenollerinin DNA giraz protein yapılarıyla hesaplamalı olarak hangi geometri ve enerjiyle bağlanabileceğini tahmin eder; gerçek bakteride GyrB inhibisyonu, hücre içi ligand konsantrasyonu veya nanoparçacık yüzeyinden polifenol salımı bu çalışma içinde doğrudan biyokimyasal olarak ölçülmemiştir.

Docking yöntemi

Moleküler docking için AutoDock Vina 1.2.0 kullanılmıştır. Ligand yapıları PubChem'den alınmış, Avogadro 1.2.0 ile MMFF94 kuvvet alanı ve Steepest Descent algoritması kullanılarak enerji minimizasyonuna tabi tutulmuştur.

E. coli DNA giraz yapısı için kaynak PDB ID 6KZV'yi kullanmıştır. S. Typhimurium için kaynak “GyrB-P0A2I3” ve “GyrA-P37411” tanımlayıcılarını vermektedir. Verianla bu tanımlayıcıları kaynakta yazıldığı biçimde korur ve dış doğrulama olmadan farklı bir veri tabanı kimliği olarak yeniden sınıflandırmaz.

E. coli docking sonuçları

E. coli bölümünde GyrA etkileşimleri için siyanidin −6,99 kcal/mol, malvidin −7,52 kcal/mol ve kuersetin −7,0 kcal/mol bağlanma enerjileri raporlanmıştır. Kaynak bu bileşiklerin kontrol inhibitörü simocyclinone ile aynı kritik kalıntıları sınırlı ölçüde paylaşması nedeniyle daha yüksek afinite ve özgüllük için yapısal optimizasyona ihtiyaç duyabileceğini belirtmektedir.

Salmonella Typhimurium docking sonuçları

S. Typhimurium'da değerlendirilen polifenoller GyrA için belirgin etkileşim göstermemiş, GyrB tarafında ise siyanidin-3-glukozid ve kuersetin yaklaşık −8,5 kcal/mol ile öne çıkmıştır. Kaynak kuersetinin Arg480, Phe262 ve Asp313 gibi aktif bölge dışı kalıntılarla etkileşmesini olası allosterik mekanizma olarak tartışmıştır.

Çalışmanın daha genel GyrB değerlendirmesinde kuersetin −8,4, C3G −7,8, malvidin −7,1 ve siyanidin −6,2 kcal/mol değerleri raporlanmaktadır. Bu bölüm-spesifik hesaplama sonuçları tek bir türler-arası evrensel sıralama olarak birleştirilmemelidir.

Önerilen çoklu antibakteriyel mekanizma

Kaynak üç mekanizmanın birlikte rol oynayabileceğini önermektedir:

• metal oksit yüzeyinden ROS oluşumu ve ZnO için Zn²⁺ salımıyla oksidatif/membran stresi,
• serbestleşebilecek blueberry polifenollerinin GyrB gibi enzimlerle veya membran lipidleriyle etkileşimi,
• fitokimyasal–membran etkileşimlerinin nanoparçacık temasını veya alımını kolaylaştırması.

Bu çoklu mekanizma kaynak tarafından “olası sinerji” olarak sunulmaktadır. Çalışma bu üç bileşeni ayrı deneylerle bloke edip katkılarını nicel olarak çözümlememiştir.

In silico ilaç-benzerliği ve toksisite

SwissADME, pkCSM ve ProTox-III kullanılarak C3G, siyanidin, malvidin ve kuersetin için hesaplamalı özellikler değerlendirilmiştir. Kuersetin boyut, polarite ve esneklik açısından dört bileşik içinde görece en elverişli profile yaklaşırken çözünürlük sınırlaması devam etmektedir. C3G yüksek polar yüzey alanı nedeniyle biyolojik membran geçişinde daha güçlü sınırlılıklar göstermektedir.

Bunlar deneysel hayvan toksikoloji sonuçları değildir; hesaplamalı tahminlerdir. “Aktif/inaktif” sınıflandırması gerçek klinik güvenlik veya organ toksisitesinin kanıtı olarak yorumlanamaz.

Çalışmanın desteklediği

Çalışma, blueberry ekstraktının hem mevcut TiO₂ yüzeyinin fitokimyasal modifikasyonunda hem de ZnO'nun alkalin oluşumunda kullanılabildiğini; iki oksidin farklı morfolojik, kolloidal ve biyolojik davranış sergilediğini deneysel olarak desteklemektedir.

ZnO'nun test edilen iki Gram-negatif bakteride TiO₂'ye göre daha düşük MIC değerleri ve daha yüksek büyüme inhibisyonu göstermesi ana sonuç tablosuyla desteklenmektedir. TiO₂'nin tavuk lökositlerinde yüksek canlılık göstermesi de doğrudan deneysel bulgudur.

Çalışmanın desteklemediği

Çalışma insanlarda güvenli kullanım kanıtlamamaktadır. Klinik enfeksiyon tedavisi gerçekleştirmemiştir. Antibiyotik direncini klinik olarak ortadan kaldırdığı gösterilmemiştir. Uzun dönem nanoparçacık birikimi, kronik çevresel toksisite veya insan bağışıklık etkileri test edilmemiştir.

ROS üretimi, Zn²⁺ salımı ve GyrB inhibisyonunun deneysel antimikrobiyal etkinin nicel olarak ne kadarını açıkladığı belirlenmemiştir. Docking, doğrudan enzimin inhibe edildiğinin kanıtı değildir.

Ayrıca blueberry ekstraktındaki bireysel polifenollerin konsantrasyonları nicel olarak belirlenmediği için belirli polifenol miktarı ile malzeme performansı arasında doz–yanıt korelasyonu kurulamamaktadır.

Kaynak içi raporlama farkları

• Abstract: TiO₂ kristalit boyutu 12,8 nm; ana XRD Tablo 2: yaklaşık 49,98 nm.
• Abstract: ZnO kristalit boyutu 18,2 nm; bu değer ana sonuç tablosunda aynı biçimde yeniden gösterilmemektedir.
• Abstract: ZnO MIC 0,5–1 mg/mL, TiO₂ MIC 8–16 mg/mL; ana Tablo 4: ZnO 2/1 mg/mL, TiO₂ 8/4 mg/mL.
• DLS anlatısı ZnO ve TiO₂'nin “istatistiksel olarak farklı olmadığını” söylerken p < 0,05 yazar; Tablo 3 aynı harf gruplamasıyla fark olmadığını ima eder.
• ZnO duyarlılık yorumunda kaynak E. coli'yi daha duyarlı olarak adlandırır; probit eşiği bunu desteklerken MIC değeri S. Typhimurium için daha düşüktür.
• Probit analizi %50 büyüme inhibisyonunu modellemesine rağmen kaynak metriği “LD₅₀/median lethal dose” olarak adlandırır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Özgün çalışma: Polyphenol-Mediated Green Synthesis of TiO2 and ZnO Nanoparticles from Vaccinium corymbosum: Integrating Structural Characterization, Antimicrobial Mechanisms, and Cytocompatibility Assessment.

Yazarlar: Iván Balderas-León; Martha Reyes-Becerril; Martín Zermeño-Ruiz; Luis Miguel Anaya-Esparza; Ian Vitola; Omar Fabela-Sánchez; Carlos Arnulfo Velázquez-Carriles; Miguel Ángel López-Álvarez; Azucena Herrera-González; César Ricardo Cortez-Álvarez; Jorge Manuel Silva-Jara.

Sorumlu yazarlar: Miguel Ángel López-Álvarez ve Jorge Manuel Silva-Jara.

Kurumlar: Universidad de Guadalajara bünyesindeki CUTlaquepaque, CUCEI, CUAltos ve CUTlajomulco birimleri; Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR); IxM SECIHTI—Centro de Investigación en Química Aplicada ve ilgili araştırma birimleri.

Dergi: Chemistry.

Yayıncı: MDPI.

Bibliyografik kayıt: Chemistry, 2026, 8(5), Makale 61.

DOI: 10.3390/chemistry8050061.

Yayın tarihi: 3 Mayıs 2026.

Alınma / revizyon / kabul: 26 Şubat 2026 / 18 Nisan 2026 / 28 Nisan 2026.

Makale türü: Article; deneysel nanomalzeme, antimikrobiyal ve toksikolojik değerlendirme ile hesaplamalı docking/ADMET bileşenlerini birleştiren çalışma.

Hakemlik: Chemistry, MDPI tarafından yayımlanan uluslararası hakemli açık erişimli bir bilimsel dergidir.

Resmî sürüm geçmişi: MDPI kayıtlarında 3 Mayıs 2026 tarihli Version of Record sonrasında 22 Mayıs 2026'da Updated version of record ve 3 Eylül 2026'da HTML güncellemesi yer almaktadır.

Lisans: Creative Commons Attribution (CC BY). Kaynak PDF lisansın sürüm numarasını ayrıca belirtmediği için burada sürüm numarası tahmin edilmemiştir.

Blueberry ekstraktı: 1 g dondurarak kurutulmuş toz / 100 mL distile su; 90 °C, 15 dakika, 400 rpm; santrifüj 14.000 × g, 15 dakika, 25 °C.

TiO₂ işlemi: Önceden mevcut gıda sınıfı TiO₂ süspansiyonu blueberry ekstraktıyla işlenmiş, 60 °C'de bir saat tutulmuş, santrifüj/yıkama sonrası 80 °C'de kurutulmuştur. Bu kol de novo TiO₂ prekürsör sentezi değildir.

ZnO sentezi: 10 mM ZnCl₂; 1 M NaOH ile pH 12; blueberry ekstraktı ilavesi; 60 °C'de bir saat; çöktürme, santrifüj, yıkama ve 80 °C'de kurutma.

Yapısal/kimyasal yöntemler: HPLC, FTIR, XRD, XPS, Raman, TEM, SEM, DLS, zeta potansiyeli ve UV–Vis/Tauc analizi.

Antimikrobiyal modeller: Üropatojenik Escherichia coli ve Salmonella Typhimurium.

Nanoparçacık konsantrasyon aralığı: 0,25–16 mg/mL.

MIC/MBC yöntemi: Resazurin ve Mueller–Hinton agar yeniden kültürleme.

İstatistik: Shapiro–Wilk, Levene, tek veya iki yönlü ANOVA, Dunnett/Tukey çoklu karşılaştırmaları; p < 0,01 veya p < 0,00001 anlamlılık eşikleri; bootstrap dağılımları için Welch t-testi α=0,05.

Probit: Abbott-düzeltilmiş inhibisyon oranları, log₁₀ konsantrasyon ve ağırlıklı en küçük kareler.

Bootstrap: Planlanan 1000 tekrardan 994'ü yakınsamıştır; toplam yakınsama %99,4.

Sitouyumluluk modeli: Yumurtacı tavuk (Gallus gallus domesticus) periferal kan lökositleri; 50, 100 ve 500 µg/mL; 24 saat.

Ekotoksisite taraması: Artemia salina, 24 saatlik akut mortalite assay'i.

Docking: AutoDock Vina 1.2.0; ligand optimizasyonu Avogadro 1.2.0 ve MMFF94.

İlaç-benzerliği/toksisite tahmini: SwissADME, pkCSM ve ProTox-III.

Etik: Tavuk kanı kullanılan hayvan prosedürleri CIBNOR Research Ethics Committee tarafından CIBNOR-CEI-2024-07 koduyla onaylanmış; NOM-062-ZOO-1999 ve NOM-087-ECOL-SSA1-2002 düzenlemelerine uyulduğu bildirilmiştir.

Finansman: Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI), Centro Universitario de Tlaquepaque (CUTlaquepaque), Universidad de Guadalajara ve SECIHTI; postdoctoral scholarship CVU 588976.

Veri erişilebilirliği: Çalışmanın özgün katkılarının makale içinde bulunduğu ve ek soruların sorumlu yazarlara yöneltilebileceği bildirilmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bildirmemiştir.

Üretken yapay zekâ bildirimi: İlk yazar, makalenin hazırlanması sırasında okunabilirliği geliştirmek ve Şekil 3 tasarımına yardımcı olmak amacıyla ChatGPT kullandığını bildirmiştir. Yazarlar çıktıyı gözden geçirip düzenlediklerini ve yayın içeriğinin sorumluluğunu üstlendiklerini belirtmiştir.

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma: I.B.-L., J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; yöntem: I.B.-L., M.Á.L.-Á., J.M.S.-J., M.Z.-R., I.V., M.R.-B., O.F.-S., A.H.-G.; yazılım: I.B.-L., M.Z.-R., J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; doğrulama: J.M.S.-J., L.M.A.-E., M.Á.L.-Á.; formal analiz: C.A.V.-C., I.V., C.R.C.-Á., L.M.A.-E.; araştırma: I.B.-L., J.M.S.-J.; kaynaklar: J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; veri kürasyonu: I.B.-L., C.R.C.-Á.; ilk taslak: I.B.-L., J.M.S.-J.; gözden geçirme/düzenleme: C.A.V.-C., C.R.C.-Á., L.M.A.-E.; görselleştirme: J.M.S.-J.; denetim: J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; proje yönetimi: I.B.-L., J.M.S.-J., M.R.-B., L.M.A.-E., O.F.-S., C.A.V.-C., M.Á.L.-Á., A.H.-G.; finansman temini: J.M.S.-J. ve M.Á.L.-Á.

Ana bilimsel sınırlılıklar: Bireysel polifenollerin nicel konsantrasyonlarının bulunmaması; TiO₂ ve ZnO üretim yollarının yöntemsel olarak eşdeğer olmaması; yalnız iki bakteriyel model; ROS ve Zn²⁺ salımının doğrudan nicel mekanizma testi yapılmaması; uzun dönem sitotoksisite/immünotoksisite bulunmaması; insan veya klinik çalışma olmaması; yüksek PDI ve sınırlı kolloidal kararlılık; gerçek uygulama/kaplama ortamının test edilmemesi; docking çıktılarının deneysel GyrB inhibisyon assay'iyle doğrulanmaması; ölçek büyütme ve proses ekonomisinin test edilmemesi.

Kaynak içi raporlama uyarıları: Abstract ile ana XRD kristalit boyutları, abstract ile Table 4 MIC değerleri, DLS “fark yok/p < 0,05” ifadesi ve ZnO duyarlılık sıralamasında metrikler arasında uyuşmazlıklar bulunmaktadır. Verianla bu farkları sessizce birleştirmemiştir.

Görsel kullanım notu: Kaynak TEM/SEM görüntüleri deneysel raster kanıttır ve generatif olarak taklit edilmemelidir. HPLC, XRD, DLS, MIC/MBC ve probit verileri yeterli kaynak değeri bulunduğunda özgün Verianla grafik/tablo biçiminde yeniden çizilebilir. Şekil 1 ve Şekil 3 gibi proses/mekanizma görselleri piksel kopyası yerine semantik olarak eşdeğer bağımsız şema halinde yeniden kurulabilir.