Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Titanyum Dioksit Nanopartikül Sentezindeki Son Gelişmeler

0 40

Antibiyotiklerin yaygın kullanımı, çoklu ilaca dirençli bakteri türlerinin ortaya çıkmasına ve dolayısıyla gıda güvenliği ve insan sağlığı için güncel bir endişeye yol açmıştır. Yeni antimikrobiyal maddelere olan ilgi, metal oksit nanopartiküllerine odaklanmıştır. Spesifik olarak, titanyum dioksit (TiO2), fotokatalitik yapısı ve kimyasal olarak kararlı, toksik olmayan, ucuz ve Genel Olarak Güvenli (GRAS) olarak tanınması nedeniyle çekici bir antimikrobiyal bileşik olarak kabul edilmiştir.
Yapılan çeşitli çalışmalar, bu metal oksidin, hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterilerin geniş bir yelpazesine karşı mükemmel antifungal ve antibakteriyel özellikler gösterdiğini ortaya çıkarmıştır. Bu özellikler, titanyum dioksit nanopartikülleri (TiO2 NP’ler) sentezi ile önemli ölçüde geliştirildi. TiO2 NP’lerin sentez yolları ve bu nanoyapıların antimikrobiyal aktivitesi hakkındaki son gelişmeler sunulmaktadır. Ayrıca, TiO2 NP’ler, Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi çeşitli mikroorganizmalara karşı büyüme azalması gösteren hidroksil ve süperoksit anyon radikalleri gibi serbest radikal üretimi ile güçlü oksitleme gücü nedeniyle mikroorganizmaların inaktivasyonunu destekler.
Bu nanopartiküllerin antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamak, bu bölümün ikinci ana amacıydı. Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi. Bu nanopartiküllerin antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamak, yapılan araştırmaların ikinci ana amacıdır. Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi. Bu nanopartiküllerin antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamak, bu bölümün ikinci ana amacıdır.
Titanyum Dioksit Nanopartikül Sentezindeki Son GelişmelerNanopartikülerin (NP) çevre üzerindeki potansiyel sağlık etkisi ve toksisitesi şu anda ele alınması gereken önemli bir konudur. Çeşitli çalışmalar, sol-jel sentezi ve kimyasal buhar biriktirme gibi kimyasal yöntemler kullanılarak geleneksel olarak sentezlenen metal oksit NP’lerin test organizmaları için farklı seviyelerde toksisite gösterdiğini doğrulamıştır. Son yıllarda araştırmacılar, çevresel sürdürülebilirlik ve ekolojik bir görüş, hafif reaksiyon koşulları ve toksik olmayan öncülerle karakterize edilen süreçler yoluyla teşvik edilen nanopartiküllerin geliştirilmesine vurgu yapmaktadırlar.
Yeşil kimyaya ve biyolojik süreçlere karşı artan bu duyarlılık nedeniyle, ekolojik süreçler şu anda toksik olmayan nanopartiküllerin sentezi için araştırılmaktadır. Bu biyolojik yöntemler güvenli, uygun maliyetli, biyouyumlu, toksik olmayan, sürdürülebilir ve çevre dostu süreçler olarak kabul edilir Dahası, kimyasal olarak sentezlenen NP’lerin daha az stabilite sergilediği ve daha fazla aglomerasyon sergilediği, bunun sonucunda biyolojik olarak sentezlenmiş NP’lerin daha dağınık, stabil boyutta ve daha az enerji tüketen proseslerle sonuçlandığı açıklanmıştır.
“Yeşil sentez” olarak da adlandırılan bu biyosentetik yöntemler, canlı bitki ürünleri, bitki özleri, algler, mantarlar, mayalar bakteriler ve virüs için doğada bulunan çeşitli biyolojik kaynakları kullanır. (NP’lerin sentezi) Bu yöntemler arasında, bitki bazlı materyalleri kullanan prosesler, kolaylıkları ve güvenlikleri açısından NP’lerin büyük ölçekli yeşil sentezi için en uygun olarak kabul edilir. Öte yandan, bitki ekstraktının varlığında metal iyonlarının indirgenme oranı mikroorganizmalara göre çok daha hızlıdır ve stabil partiküller sağlar.
Bitkiler, fenoller, nitrojen bileşikleri, terpenoidler ve diğer metabolitler gibi araştırmacılar tarafından oldukça incelenen biyomolekülleri içerir. Bu biyolojik bileşiklerde bulunan hidroksil ve karboksilik grupların, yüksek antioksidan aktiviteleri nedeniyle stabilizatör ve indirgeme ajanları olarak görev yaptığı iyi bilinmektedir. Bu nedenle bitki özleri, metal oksit nanopartikül sentezi için en iyi yeşil alternatiflerden biri olarak incelenmiştir. Son yıllarda, TiO 2 nanopartikülleri farklı bitki özütleri kullanılarak elde edilmiş, ancak hepsi antimikrobiyal aktiviteleri için çalışılmamıştır.

Bitki Özleri Kullanılarak TiO 2 NP’lerin Sentezi

Daha iyi özelliklere sahip TiO 2 NP’ler elde etmek ve biyouyumluluklarını korumak için bu araştırma alanında farklı faktörlerin değerlendirilmesi gerekir. Yeşil sentezden elde edilen nanopartiküllerin daha iyi bir morfolojiye ve daha iyi antimikrobiyal aktiviteye çevrilmiş boyuta sahip olabileceği gösterilmiştir. Mobeen ve Sundaram, kimyasal ve yeşil sentez yöntemiyle titanyum tetraklorür öncüsünden TiO 2 NP’ler elde etmişlerdir. Kimyasal bazlı yöntemde sülfürik asit ve amonyum hidroksit kullanıldı ve yeşil sentezde bu kimyasal reaktifler portakal kabuğu ekstresi ile değiştirimiştir. Titanyum Dioksit Nanopartikül Sentezindeki Son Gelişmeler
Doğal ekstrakt kullanılarak elde edilen nanopartiküller, kimyasal yöntemle (21.61 nm) sentezlenen nanopartiküllere kıyasla iyi tanımlanmış ve daha küçük bir kristal yapı (yaklaşık 17.30 nm) sundu. Her iki yöntem de anataz kristal yapılarla sonuçlandı ve antimikrobiyal aktiviteyi değerlendirirken daha çevre dostu NP’ler, kimyasal olarak sentezlenmiş nanopartiküllere kıyasla Gram pozitif ve Gram negatif bakterilere karşı daha yüksek bakterisidal aktivite ortaya çıkarmıştır.
Bavanilatha vd. TiO 2 NPs yeşil sentezini de ayrıntılı olarakGlycyrrhiza glabra kök ekstresi. Staphylococcus aureus ve Klebsiella pnömonisine karşı antibakteriyel aktivite araştırılmış ve zebra balığı embriyonik modeli ( Danio rerio ) kullanılarak in vivo toksisite testleri de gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar biyouyumluluklarını göstermiştir çünkü yetişkin balıkların sağlıklı embriyoları NP’nin farklı varyasyonlarına ve embriyonik kontrollere göre her embriyonik aşamada hiçbir ayırt edici malformasyon gözlenmemiştir.
Subhapriya ve Gomathipriya, bir Trigonella foenum-graecum yaprak özütü kullanarak biyosentezlenmiş TiO 2 NP’leri elde etmiş , küresel NP’ler elde etmiş ve boyutları 20 ile 90 nm arasında değişmiş ve antimikrobiyal aktiviteleri standart disk difüzyon yöntemi ile değerlendirilmiştir. NP’ler, Yersinia enterocolitica (10,6 mm), Escherichia coli (10,8 mm), Staphylococcus aureus (11,2 mm), Enterococcus faecalis (11,4 mm) ve Streptococcus faecalis’e (11,6 mm) karşı önemli antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Sonuçlar TiO 2 geliştirildiğini doğruladı Yeni antimikrobiyal ilaçların ilerlemesine yol açabilen etkili bir antimikrobiyal ilaç olarak NP’ler.
Küresel TiO 2 NP’ler bitkilerden, özellikle bir Morinda citrifolia yaprak özütü uygulanarak ve gelişmiş hidrotermal yöntemle sentezlendi. TiO 2 geliştirildi NP’ler, mükemmel bir yarı küresel biçimde 15 ile 19 nm arasında bir boyut gösterdi. Ek olarak, antimikrobiyal aktiviteleri Staphylococcus aureus , Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans ve Aspergillus niger gibi insan patojenlerine karşı test edildi . TiO 2 NP’ler, esas olarak Gram-pozitif bakterilere karşı ilginç antimikrobiyal aktivite sergiledi.
Bitkilere ek olarak, diğer organizmalar hücre içi veya hücre dışı düzeyde inorganik bileşikler üretebilir. Bakteriler, mantarlar ve mayalar dahil olmak üzere mikroorganizmalar aracılığıyla TiO 2 NP’lerin sentezi, sentez ve protokollerde toksik kimyasalların kullanımından kaçınarak çevre dostu stratejilere yönelik gereksinimleri ve katlanarak artan teknolojik talebi de karşılar. Mikroorganizma tarafından üretilen metabolitler, NP’lerin sentez performansını iyileştiren biyolojik azaltma, kapatma ve stabilize etme özellikleri sunar.
Jayaseelan vd. Aeromonas hydrophilia bakterilerinin en bol metabolitlerinden biri olan glisil-L-prolini, TiO 2 sırasında bir başlık ve stabilize edici ajan olarak hareket eden ana bileşik olarak belirtmişlerdir. NP’lerin yeşil sentezi dahası, metal oksit nanopartiküllerinin yeşil sentezinde mantarlara olan ilgi son yıllarda artmıştır. Mantar enzimleri veya metabolitleri de özünde, karşılık gelen tuzlarından elemental veya iyonik durum metalleri elde etme potansiyeli sunar Bakteri ve mantardan TiO 2 NP’lerin yeşil sentezine dayanan farklı çalışmalar yapılmıştır. Bazıları antimikrobiyal ve antifungal amaçlarla sentezlenmiş ve hedef mikroorganizmaları da ilan edilmiştir.
NP sentezini etkileyen iki önemli faktör, mikroorganizmaların türü ve kaynaklarıdır. Gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bazı mikroorganizmalar, süt ürünlerinde ve probiyotik takviye olarak kullanılan bir bakteri olan Lactobacillus ve fırıncılıkta yaygın olarak kullanılan bir maya olan Saccharomyces cerevisiae’dir. Jha vd. TiO 2 NP’leri sentezlemek için her iki mikroorganizmanın etkinliğini araştırmıştır. Yoğurt ve probiyotik tabletlerden Lactobacillus yoluyla sentez arasındaki bir karşılaştırma, farklı NP boyutlarıyla sonuçlandı: yoğurt için 15–70 nm ve tabletler için 10–25 nm’lik bir partikül boyutu. Bu fark, bakterilerin saflığından kaynaklanıyordur. Genel olarak TiO 2 Mikroorganizmalar yoluyla NP sentezi, bitkilerden nanopartiküllerin sentezine kıyasla endüstriyel olarak ölçeklenebilir olmadığı için kararlı boyutlar sağlamamıştır.

TiO 2’nin Antimikrobiyal Aktivitesi NP’lerin

Titanyum Dioksit Nanopartikül Sentezindeki Son GelişmelerStaphylococcus aureus, Burkholderia cepacia, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium difficile, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Mycobacterium tuberculosis ve Neisseria gonorrhoeae, gibi bakteriler 40yıl sonra insanlarda görülen ciddi bakteriyel enfeksiyonlardan sorumludur ve ok zararlıdırlar. Bu anlamda titanyum dioksit nanopartiküller, çalışmaları son yıllarda ilgi gören antimikrobiyal NP’lerden biridir. Temel çözüm antibiyotik, antimikrobiyal ve antifungal ajanların kullanılmasıdır. Bununla birlikte, son yıllarda birkaç bakteri suşunun bu maddelere karşı direncinde bir artış olmuştur ve bu nedenle şu anda yeni antimikrobiyal maddeler arayışına büyük bir ilgi vardır. Antimikrobiyal nanopartiküller, özellikle metal oksit nanopartiküller gibi yüksek aktiviteleri nedeniyle incelenmiştir. TiO 2, yüksek fotokatalitik aktiviteye sahip termal olarak kararlı ve biyouyumlu bir kimyasal bileşiktir ve bakteriyel kontaminasyona karşı iyi sonuçlar ortaya koymuştur.
TiO arasında antimikrobiyal aktivitesi ayırt başlıca faktörler 2 NP morfolojisi, kristal yapısı ve boyutu. López de Dicastillo ve ark. içi boş TiO NP’ler, bu oksidin fotokatalitik yapısı nedeniyle UV-A ışığı ile ışınlandıklarında artmıştır. Işınlama süresi 20 dakika ile 3 saat arasında değişmiştir. 2 nanotüpler, spesifik yüzey alanının iyileştirilmesi sayesinde ilginç antimikrobiyal azalma gösterdi. Bu gerçek, titanyum dioksitin doğası ile açıklanabilir ve etkisinin ana mekanizmalarından biri, uygun bir dalga boyunda ışığa maruz kaldığında fotokataliz işlemi sırasında yüzeyinde reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretilmesidir. Bazı araştırma çalışmalarının TiO’nun antimikrobiyal aktivitesini kanıtladığını vurgulamak önemlidir.

Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/310382540_Recent_advances_of_titanium_dioxide_TiO2_for_green_organic_synthesis
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ra/c8ra06517a

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Bunları da beğenebilirsin

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Bu web sitesi deneyiminizi geliştirmek için çerezleri kullanır. Bununla iyi olduğunuzu varsayacağız, ancak isterseniz vazgeçebilirsiniz. Kabul etmek Mesajları Oku