Biyosensör ve antibakteriyel özellik gösteren polimerlerin sentezi ve uygulaması

Abstract

Dünya çapında bakteriyel patojenler, hastalık ve enfeksiyon esaslı ölümlerin ana nedenidir. Özellikle antibiyotiğe dirençli patojenlerin ortaya çıkışı, bu sorunun ciddiyetini arttırmıştır. Buna ek olarak, gıda ve su kaynaklarında görülen mikrobiyal kontaminasyon; insan ve çevre sağlığının yanı sıra ekonomik etkisi ile de dünya genelinde önemli bir problem teşkil ettiği görülmektedir. Bu kapsamda özellikle gıda ve su sektörleri gibi insanlar için hayati önem taşıyan sektörlerde üretilen ürünlerin sterilizasyonu ve gerekli kontrollerden geçmesi gerekmektedir. Bakterilerin tespiti için laboratuvar ortamında hücre kültürü çalışmalarının yanı sıra biyosensör uygulaması da bulunmaktadır. Sensör uygulamalarında patojenlerin tespit edilmesi ve tanımlanması için kullanılan nanoparçacıkların boyutu ve özellikleri, sensörün algılamasını yükselterek hassasiyetin artmasına neden olmaktadır. Bu ilkeye dayanarak, son yıllarda birçok biyosensör geliştirilmiştir. Önceki çalışmalarımızda trifenilfosfonyum ve hekzilpiridinyum tuzları içeren ROMP (halka açılma metatez polimerizasyonu) tipi polimerlerin biyosidal etkinliğinin cam yüzeyde yüksek olduğu gözlenmiştir. Tez kapsamında iki farklı polimer (ROMP tipi) esaslı sensör geliştirilmiştir. Bu çalışmalar sırası ile (i) POLY A serisi olan; trifenilfosfonyum-tiyoasetat, hekzilpiridinyum-tiyoasetat esaslı kopolimerler ve bunların altın nanopartikül içeren türevleri ve (ii) POLY B serisi xx olan; trifenilfosyonyum-fosfonat, hekzilpiridinyum-fosfonat esaslı kopolimerler ve bunların demir nanopartikül içeren türevleridir. Bu polimerlerin molekül ağırlığı 3.000 ve 10.000 g/mol olarak ve rastgele ve blok kopolimerleri sentezlenmiştir. Bu polimerlerin empedans sinyal gücünü ve biyosidal etkinliğini artıracağı düşünüldüğü için demir oksit (Fe3O4) ve altın nanopartikülleri polimerlerin yapısına eklenmiştir. Polimerlerin öncelikle cam yüzeydeki biyosidal etkinliği E. coli ve S. aureus’a incelenmiştir. Antibakteriyel etkin seçilen polimerler daha sonra altın elektrot üzerine kaplandıktan sonra biyosensör özelliği farklı konsantrasyondaki E. coli ve S. aureus bakterilerine karşı incelenmiştir. Altın elektrot yüzeyindeki bakteri ile antimikrobiyal polimer arasındaki etkileşim, elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve siklik voltametri kullanılarak ölçüldü. Kopolimerlerin ve nanopartiküllerin karakterizasyonu için 1H, 13C ve 31P NMR, FTIR, SEM, AFM ve TEM teknikleri kullanılmıştır.

elektrokimyasal empedans spektroskopisi, siklik voltametri