Antibiyotiklerin yaygın kullanımı, çoklu ilaca dirençli bakteri suşlarının ortaya çıkmasına neden olmuştur ve bu nedenle, günümüzde gıda güvenliği ve insan sağlığı açısından bir endişe kaynağıdır. Yeni antimikrobiyal ajanlara olan ilgi, metal oksit nanoparçacıklarına odaklanmıştır. Spesifik olarak, titanyum dioksit (TiO2), fotokatalitik doğası ve kimyasal olarak kararlı, toksik olmayan, ucuz ve genel olarak güvenli (GRAS) olarak tanınması nedeniyle çekici bir antimikrobiyal bileşik olarak tanımlanmıştır.
Çeşitli çalışmalar, bu metal oksidin çok çeşitli Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilere karşı mükemmel antifungal ve antibakteriyel özellikler sergilediğini ortaya koydu. Bu özellikler, titanyum dioksit nanoparçacıklarının (TiO2 NP’ler) senteziyle büyük ölçüde geliştirildi. TiO NP’lerin sentez yollarındaki son gelişmeler ve bu nanoyapıların antimikrobiyal aktivitesi sunulmaktadır. Ayrıca TiO NP’ler, Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi çeşitli mikroorganizmalara karşı düşük büyüme gösteren hidroksil ve süperoksit anyon radikalleri gibi serbest radikallerin oluşumu ile güçlü oksidatif kapasiteleri nedeniyle mikroorganizmaların inaktivasyonunu destekler.
Bu nanoparçacıkların antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamak, bu bölümün ikinci ana hedefiydi. Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi. Bu nanoparçacıkların antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamak, araştırmanın ikinci ana hedefidir. Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi. Bu bölümün ikinci ana amacı, bu nanopartiküllerin antimikrobiyal etkisinin ana mekanizmalarını anlamaktır.
Nanopartiküllerin (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 yapılan metal oksidin, test edilen organizmalara karşı değişen düzeylerde toksisite gösterdiğini doğrulamıştır. Son yıllarda araştırmacılar, çevresel sürdürülebilirlik, çevresel düşünce, hafif reaksiyon koşulları ve toksik olmayan öncüler ile karakterize edilen süreçlerle geliştirilmiş nanopartiküller geliştirmeye odaklandılar.
Yeşil kimya ve biyolojik süreçlerin bu artan hassasiyeti nedeniyle, toksik olmayan nanopartiküllerin sentezi için çevresel süreçler şu anda araştırılmaktadır. Bu biyolojik yöntemler güvenli, uygun maliyetli, biyolojik olarak uyumlu, toksik olmayan, sürdürülebilir ve çevre dostu süreçlerdir. Ayrıca, kimyasal olarak sentezlenmiş NP’ler, daha az kararlılık ve daha fazla topaklanma sergiler, bu da daha fazla dağılmaya yol açar ve bunun, boyut açısından kararlı süreçlere ve daha düşük enerji tüketimine yol açtığı açıklanmıştır.
“Yeşil sentez” olarak da adlandırılan bu biyosentetik yöntemler, canlı bitki ürünleri, bitki özleri, algler, mantarlar, mayalar, bakteriler ve virüsler için doğada bulunan çeşitli biyolojik kaynakları kullanır. (NP’lerin Sentezi) Bu yöntemler arasında, uygunluk ve güvenlik açısından, bitki materyallerinin kullanıldığı süreçlerin, NP’lerin büyük ölçekli yeşil sentezi için en uygun olduğu kabul edilir. Öte yandan, bitki ekstraktının varlığında metal iyonlarının indirgenme hızı mikroorganizmalarınkinden çok daha hızlıdır ve kararlı parçacıklar sağlar.
Bitkiler, fenoller, azot bileşikleri, terpenoidler ve diğer metabolitler gibi araştırmacılar tarafından kapsamlı bir şekilde incelenen biyomoleküller içerir. Bu biyolojik bileşiklerdeki hidroksil ve karboksil gruplarının, yüksek antioksidan aktivitelerinden dolayı dengeleyici ve indirgeyici ajanlar olarak hareket ettikleri bilinmektedir. Bu nedenle bitki özleri, metal oksit nanoparçacıklarının sentezi için en iyi yeşil alternatiflerden biri olarak incelenmiştir. Son yıllarda farklı bitki ekstraktları kullanılarak TiO2 nanoparçacıkları elde edilmekle birlikte bunların tamamı antimikrobiyal aktiviteleri açısından çalışılmamıştır.
İçindekiler
Bitki özleri kullanılarak TiO NP’lerin sentezi
Daha iyi özelliklere sahip TiO2 NP’leri elde etmek ve biyouyumluluklarını sürdürmek için bu araştırma alanında çeşitli faktörlerin değerlendirilmesi gerekmektedir. Green Synthesis nanopartiküllerinin daha iyi antimikrobiyal aktiviteye dönüşen daha iyi şekil ve boyuta sahip olabileceği gösterilmiştir. Mobeen ve Sundaram, yeşil sentez yöntemiyle titanyum tetraklorür öncüsünden TiO NP’ler elde etti. Kimyasal yöntemde sülfürik asit ve amonyum hidroksit kullanılmış, yeşil sentezde ise bu kimyasal reaktifler portakal kabuğu ekstresi ile değiştirilmiştir.
Doğal ekstrakt kullanılarak elde edilen nanopartiküller, kimyasal yöntemle sentezlenen nanopartiküllere (21.61 nm) kıyasla iyi tanımlanmış bir kristal yapı ve daha küçük (~17.30 nm) sundu. Her iki yöntem de anataz kristal yapılarıyla sonuçlandı ve antimikrobiyal aktivitenin değerlendirilmesi üzerine, daha çevre dostu NP’ler, kimyasal olarak sentezlenmiş nanopartiküllerden Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilere karşı daha yüksek bakterisidal aktivite ortaya çıkardı.
Pavanel ve diğerleri. Glycyrrhiza glabra yeşil kök ekstraktındaki TiO 2 NP’lerin sentezi ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Staphylococcus aureus ve Klebsiella pneumonia’ya karşı antibakteriyel aktivite incelendi ve zebra balığının (Danio rerio) embriyonik modeli kullanılarak in vivo toksisite testleri yapıldı. Sonuçlar biyouyumluluklarını gösterdi çünkü yetişkin balıkların sağlıklı embriyoları farklı NP varyasyonlarına sahiptir ve embriyonik kontrollere göre her embriyonik aşamada belirgin anormallikler gözlenmemiştir.
Subhapriya ve Gomathipriya, Trigonella foenum-graecum yaprak ekstresi kullanarak TiO2 NP’leri biyosentezlediler, boyutları 20 ila 90 nm arasında değişen küresel NP’ler elde ettiler ve antimikrobiyal aktiviteleri standart disk difüzyon yöntemiyle değerlendirildi. 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 NP’ler mikroplara karşı önemli aktivite gösterdi Sonuçlar TiO2 NP’lerin gelişimini doğruladı Yeni antimikrobiyal ilaçların geliştirilmesine yol açan etkili bir antimikrobiyal ilaç olarak.
Küresel TiO NP’leri bitkilerden, özellikle Morinda citrifolia yaprak ekstresi ve gelişmiş bir hidrotermal yöntem uygulanarak sentezlendi. Geliştirilen Ti02 NP’leri, mükemmel bir yarım küre şeklinde 15-19 nm’lik bir boyut gösterdi. Ayrıca antimikrobiyal aktiviteleri Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans ve Aspergillus niger gibi insan patojenlerine karşı test edilmiştir. TiO NP’ler, esas olarak Gram-pozitif bakterilere karşı ilginç antimikrobiyal aktivite gösterdi.
Bitkilere ek olarak, diğer organizmalar hücre içi veya hücre dışı düzeyde inorganik bileşikler üretebilir. TiO NP’lerin bakteriler, mantarlar ve mayalar dahil olmak üzere mikroorganizmalar yoluyla sentezi, sentez ve protokollerde toksik kimyasalların kullanılmasını önleyen çevre dostu stratejiler için katlanarak artan talebi ve teknolojik gereksinimleri de karşılar. Mikroorganizma tarafından üretilen metabolitler, NP’lerin sentez performansını artıran biyolojik indirgeme, kapatma ve stabilize etme özellikleri sağlar.
Jayaselan ve diğerleri. Aeromonas hydrophilia bakterisinin en bol bulunan metabolitlerinden biri olan glisil-L-prolini, TiO2 aracılığıyla bir köprü ve dengeleyici ajan olarak işlev gören ana bileşik olarak gösterdiler. Ayrıca metal oksit nanopartiküllerin yeşil sentezinde mantarlara olan ilgi son yıllarda artmıştır. Fungal enzimler veya metabolitler de özünde karşılık gelen tuzlardan elemental veya iyonik hal metalleri elde etme imkanı sunar.Bakteri ve mantarlardan TiO NP’lerin yeşil sentezi temelinde çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bazıları antimikrobiyal ve antifungal amaçlar için formüle edilmiştir ve ayrıca hedef mikroorganizmalar olarak ilan edilmiştir.
NP sentezini etkileyen iki önemli faktör mikroorganizmaların türleri ve kaynaklarıdır. Gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan mikroorganizmalardan bazıları, süt ürünlerinde ve probiyotik takviyesi olarak kullanılan bir bakteri olan Lactobacillus ve fırınlarda yaygın olarak kullanılan bir maya olan Saccharomyces cerevisiae’dir. Jha ve ark. TiO2 NP’lerini sentezlemek için her iki mikroorganizmanın etkinliğini araştırdı. Yoğurt ve probiyotik tabletlerden Lactobacillus sentezinin karşılaştırılması, farklı NP boyutlarıyla sonuçlandı: yoğurt için 15-70 nm ve tabletler için 10-25 nm parçacık boyutu. Bu fark bakterilerin saflığından kaynaklanmaktadır. Genel olarak, Ti02 NP’lerin mikroorganizmalar tarafından sentezi, bitkilerden nanoparçacıkların sentezine kıyasla endüstriyel olarak ölçeklenebilir olmadığı için sabit hacimler sağlamadı.
TiO2’nin antimikrobiyal aktivitesi
Staphylococcus aureus, Burkholderia cepacia, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium difficile, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Mycobacterium tuberculosis ve Neisseria gonorrhoeae gibi bakteriler 40 yaşından sonra ciddi enfeksiyonlardan sorumlu kabul edilmektedir. Bu anlamda titanyum dioksit nanoparçacıkları, son yıllarda çalışmaları dikkat çeken antimikrobiyal NP’lerden biridir. Ana çözüm antibiyotik, antimikrobiyal ajanlar ve antifungallerin kullanılmasıdır. Ancak son yıllarda birçok bakteri suşunun bu ajanlara karşı direncinde bir artış olmuştur ve bu nedenle günümüzde yeni antimikrobiyal ajanların araştırılmasına büyük ilgi duyulmaktadır. Antimikrobiyal nanopartiküller, özellikle metal oksit nanopartiküller olmak üzere yüksek aktiviteleri nedeniyle incelenmiştir. TiO2, yüksek fotokatalitik aktiviteye sahip, termal olarak kararlı ve biyouyumlu bir kimyasal bileşiktir ve bakteriyel kontaminasyona karşı iyi sonuçlar göstermiştir.
TiO NP’ler arasındaki antimikrobiyal aktiviteyi karakterize eden ana faktörler morfoloji, kristal yapı ve boyuttur. Lopez de Dicastillo ve diğerleri. İçi boş TiO NP’leri, bu oksidin fotokatalitik doğası nedeniyle UV-A ışığı ile ışınlandığında arttı. Işınlama süresi 20 dakika ile 3 saat arasında değişmektedir. İki nanotüp, spesifik yüzey alanı iyileştirmesi sayesinde antimikrobiyallerde ilginç bir düşüş gösterdi. Bu gerçek, titanyum dioksitin doğası ile açıklanabilir ve etkisinin ana mekanizmalarından biri, uygun dalga boyundaki ışığa maruz kaldığında fotokatalitik işlem sırasında yüzeyinde reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretilmesidir. Bazı araştırma çalışmalarının TiO2’nin antimikrobiyal aktivitesini gösterdiğini vurgulamak önemlidir.
kaynak:
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
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]