Yeşil sentez ile elde edilen metal nanopartiküllerin antimikrobiyal ve antibiyoflim etkinliklerinin değerlendirilmesi

Abstract

Nanoteknoloji alanındaki son gelişmeler, nano boyuttaki yapıların artan yüzey alanı ve sahip oldukları birçok farklı özellik nedeniyle günümüzde dikkat çekmektedir. Nanopartikül (NP) araştırmaları, bilim dünyasını dönüştürmeye katkıda bulunan çalışma alanlarına olağanüstü katkılar sağlamaktadır. NP’ler; tüketim ve endüstriyel ürünlerde uygulama alanı bulurken, benzersiz özellikleri ile çok önemli değişikliklere yol açacak ölçüde teknolojiyi geliştirmeye devam etmektedir. Ancak, NP’lerin artan üretimi, bunların kullanımı veya çevrede istenmeyen bir şekilde serbest bırakılmaları, tüketici ve çevre güvenliğini sağlayan süreçlere ve politikalara duyulan ihtiyaçları ortaya çıkarmaktadır. NP’lerin potansiyel olarak güvenli bir şekilde hazırlanması ve güvenli kullanım yöntemlerini bir araya getirdiğimizde oluşabilecek herhangi zararlı bir etkinin ortadan kaldırılması mümkün olacaktır. Farklı biyolojik yöntemler kullanılarak NP’lerin biyosentezi, farklı disiplinlerdeki sayısız uygulamalar için etkili olmaktadır. NP’lerin sentezi için farklı yaklaşımlar (fiziksel ve kimyasal) kullanılmasına rağmen, yeşil sentez yöntemi yüksek etkinliği, maliyet etkinliği ve çevresel faydası nedeniyle en çok tercih edilen yöntem haline gelmiştir. Yapılan tez çalışması kapsamında; bitki ekstraktlarının kullanarak gümüş (AgNP), bakır oksit (CuONP) ve demir oksit (FeONP) NP’lerinin sentezinin ve karakterizasyonun gerçekleştirilmesi ve bu yolla sentezlenen NP’lerin biyolojik aktivitelerinin ortaya çıkarılması temel hedef olarak belirlendi. Ayrıca metalik NP’lerin boyutunun ve şeklinin, sentezde kullanılan bitki ekstrakt kaynağının NP’lerin göstermiş oldukları antimikrobiyal ve antibiyofilm etki başta olmak üzere çeşitli biyolojik aktivitelerindeki rollerinin belirlenmesi de çalışmanın temel hedeflerinden birini oluşturmaktadır. Bu amaç doğrultusunda; AgNP, CuONP ve FeONP farklı konsantrasyonlardaki Thymbra spicata L. var. spicata (Zahter) sulu yaprak ekstraktları kullanılarak oda sıcaklığında yeşil sentezle ile elde edildi. Cynara scolymus (Enginar) ve Mentha piperita (Nane) yaprak ekstraktları AgNP sentezinde kullanarak, ekonomik öneme sahip olan üç bitkinin yaprak özütleri aracılığı ile sentezlenen NP’lerin biyolojik aktiviteleri karşılaştırmalı olarak incelendi. NP’ler farklı spektroskopik ve mikroskobik analiz yöntemleri kullanılarak karakterize edildi. Sonuç olarak; bitki ekstraktları kullanılarak sentezlenen AgNP'lerin TEM analizi, AgNP'lerin boyut ve şeklinin bitki ekstraktı konsantrasyonu ile kontrol edilebileceğini ortaya çıkardı. TEM sonuçlarına göre T. spicata yaprak ekstrakt konsantrasyonunun arttırılması ile ortalama AgNP partikül çapının 70.2 nm’den 25.1 nm’ye düştüğü gözlemlendi. Ayrıca, TEM ile yapılan boyut analizlerine göre CuONP ve FeONP’lerin ortalama partikül çapının 25 ve 100 nm civarında olduğu tespit edildi. Aynı zamanda farklı tekniklerle NP’lerin boyut analizi incelendiğinde NP boyutunun DLS>AFM>TEM>XRD olarak sıralandığı ortaya çıktı. Üç farklı bitkinin yaprak ekstraktları kullanılarak sentezlenmiş AgNP'ler, iki farklı gram-negatif ve gram-pozitif bakteri karşısında antibakteriyel etkinlikte önemli farklılıklar sergiledi. C. scolymus yaprak ekstraktından elde edilen CsAgNP’lerin S. aureus’a karşı 18.53 mm çapında maksimum inhibisyon zonu ve 12.5 μg/mL MİK değeri ile en fazla antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlendi. S. aureus için yapılan antibiyofilm aktivite çalışmasında sentezlenen NP’lerin antibiyofilm etkinlikleri belirlendi. Ayrıca, T. spicata yaprağı ekstraktını kullanarak sentezlenen AgNP’lerin antibakteriyel ve sitotoksik aktivitelerinin şekil bağımlı olduğu gösterildi. Yapılan tez çalışmasında, farklı şekillerdeki NP’leri bünyesinde barındıran örnekler, çoğunlukla küresel formda NP’lere sahip örneklere göre güçlü antibakteriyel ve sitotoksik aktivite sergiledikleri gözlemlendi. Elde edilen sonuçlar, AgNP’lerin biyolojik aktivitelerinin NP şeklinden ve sentezde kullanılan bitki ekstrakt kaynağından etkilendiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca T. spicata yaprak özütü kullanılarak sentezlenen CuONP ve FeONP’lerin antimikrobiyal, antibiyofilm, antioksidan ve sitotoksik etkinlikleri değerlendirildi. Elde edilen sonuçlara göre, FeONP’lerin en az AgNP’lerin ise en fazla antibakteriyel aktivite gösterdiği gözlemlendi.