1

T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ KİMYA BÖLÜMÜ

ANTİMİKROBİYAL POLİMERİK YÜZEY KAPLAMALAR

DANIŞMAN: SEVİM KARATAŞ

BEDRİYE TETİK

120610052

ÖZET

Medikal ve endüstri sektöründe antimikrobiyal kaplamalar çok fazla talep görmektedir. Gümüş nano parçacıkları, antimikrobiyal kaplamalarda en çok kullanılan antimikrobiyal ajandır. Gümüşün çok kuvvetli bir antimikrobiyal olması dışında kolay ve ucuz bit

metotla elde edilmesi diğer antimikrobiyal ajanlara göre daha fazla kullanılmasını açıklamaktadır. Bu çalışmada özellikle gümüşün

antimikrobiyal özelliğinden, genel mekanizmasından, insan sağlığına olan etkisinden ve geniş çaplı kullanım alanından

bahsedilmiştir.

ANTİBAKTERİYEL POLİMERLEREnfeksiyon kapma riski 21. yüzyılın önemli bir problemidir. II. Dünya savaşından sonra aşı ve ilaç çalışmalarının yeterli olmasından dolayı dünya genelinde enfeksiyon hastalıklarına karşı iyimser bir yaklaşım vardı. Fakat yıllar geçtikçe elde edilen raporlar değerlendirildiğinde iyimser havanın yerini kaygılar almaya başladı. Bunun asıl sebebi özellikle bakterilerin kullanılan antibiyotiklere karşı direnç kazanmasıdır. Örneğin, MRSA’nın (Metisiline dirençli staphylococcus aureus) direnç oranı 1975 ve 1999 yılları arasında % 3’den % 52’ye çıktığı görülmektedir. Sadece Amerika’da yılda iki milyon insan MRSA yüzünden enfeksiyona maruz kalmakta ve sonuç itibarı ile yılda 5 milyar Hastane odasının boyası, kullanılan tekstil malzemeleri, tıbbi cihazların, implant malzemelerin antibakteriyel hale getirilmesi üzerine çeşitli yöntem ve çalışmalar yapılmaktadır. Son bir kaç yıl içinde antibakteriyel özellik gösteren yeni molekül veya polimerlerin sentezlenmesi ve kullanılması konusunda önemli gelişmeler olmaktadır. Genelde, bu kimyasalların bakterileri etkin bir şekilde öldürdüğü ancak bunun yanında toksik özelliklerinin olduğu görülmektedir.

Bu kimyasallar yüksek etkinliğe sahip olmalarına rağmen özellikle uzun zaman ökaryotik hücreler ile etkileşim halinde olan örneğin medikal kalmakta ve sonuç itibarı ile yılda 5 milyar dolarlık bir sağlık masrafına sebep olmaktadır. Enfeksiyon kapmadan dolayı dünyada yılda 12milyon ölüm olayı ve milyarlarca dolar sağlık masrafı gerçekleşmesi sebebiyle bakterilere karşı olan bu savaş önem teşkil ediyor. Bu rakamlara bakıldığında acil olarak yeni antibakteriyel ürün ve malzemeler geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Enfeksiyon hastalıklarında özellikle hastaneler önemli bir rol oynar. Bunun üzerine; söz konusu enfeksiyonların kontrol altında tutulması ve hastane ortamında yayılmasının en aza indirilmesine yönelik olarak yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. Bugün bir çok hastanede bu amaçla; hastanenin işlev ve özelliklerine uygun olarak, hastaların izolasyonu da dahil olmak üzere her türlü önleme başvurulmakla birlikte özgün korunma politikaları geliştirilmeye çalışılıyor. Etkileşim halinde olan örneğin medikal aletlerde, implant malzemelerde veya sargı bezlerinde kullanılmaz. Son yapılan çalışmalar doğal antibakteriyel peptit türevlerinin sentezini (Magainin gibi) ve bunların benzerlerinin sentetik yollar ile üretilmesini kapsar.

Bu moleküller geniş spektrum aktivite göstermekle birlikte insan hücrelerine karşı toksik özellik göstermezler. Bakterilerin direnç kazanması ve hastane enfeksiyonu. Bakterilerin özellikle kullanılan antibiyotiklere karşı direnç kazanması ve sonucunda enfeksiyon kapmadan dolayı ölüm oranlarının artması uluslarası boyutta bir problemdir. Bakterilerin biyofilm oluşturması kullanılan ilaçlara karşı direnci arttırır. Biyofilm; bakteriler tarafından oluşturulan, herhangi bir yüzeye, ara yüzeye veya birbirlerine yapışmalarını sağlayan ekstraselüler polimerik maddeden oluşmuş matriksdir. Biyofilm oluşturma ve direnç kazanma mekanizması halen üzerine çalışılan konuların başında gelir. Şekil 1 de MRSA (Metisiline dirençli staphylococcus aureus) enfeksiyonuna maruz kalmış bir hastanın ayağındaki etki görülüyor.

Özellikle hastaneler, enfeksiyon kapma ve bakterinin direnç kazanmasında birinci derecede rol oynar. Hastane enfeksiyonu havadan veya fiziksel temas yolu ile bulaşır. Örnek verirsek tüberküloz hava yolu ile, kan dolaşımını etkileyen enfeksiyon ise fiziksel temas yolu ile oluşur. Fiziksel bulaşma kişiden kişiye veya kişi-eşya-kişi şeklinde olur. Aracı yüzey cansız bir nesne üzerinde veya bir kişiden diğerine bulaşıcı organizmaların verici kapasitesine göre özellik gösterir. Aracı yüzeyler mikroorganizmaların büyümesini ve hastalığın yayılmasını destekler. Ortak kullanım malzemelerinden olan çocuk oyuncakları, telefonlar, kalemler gibi malzemeler kendiliğinden antibakteriyel özellik göstermezler. Bu yüzeyler aktif veya pasif katılımcı olarak karşımızı çıkar. Hemşirenin giydiği tekstil eşyaları, hasta yatağı, kullanılan eldivenler, musluklar, yer kaplamaları ve duvarların yanı sıra implant (vücut içinde kullanılan) malzemelerden kateterler bakteri kolonilerinin yüzeylerinde oluşmasında ve enfeksiyon kapmada rol oynarlar. Hastane ortamında ikinci derece enfeksiyonların ana kaynağı olarak kullanılan kateter tüpler ve tekstil malzemeleri görülür.

Hastanelerde sıkça karşılaşılan mikroorganizmaların tekstil malzemeleri ve plastik yüzeylerde yaşama şartları incelendiğinde bakterilerin pamuk ve pamuk tipi kumaşlarda 2-3 hafta, pamuk/polyester karışımında 1-3 hafta arasında yaşadığı gözleniyor. Bu arada, bakterilerin %100 polyester yüzeylerde 2 hafta ile 3 ay arasında yaşayabildiği, polipropilen tipi plastik yüzeylerde de 8 hafta kadar kaldığı görülüyor. Normal yıkama enfeksiyonları önlemede etkili bir yöntemdir ancak yüksek bakteri konsantrasyonunun bulunduğu hastane ortamında etkisini yitirebilir. Örneğin direnç kazanmış olan MRSA’nın 9 hafta kadar kuru bir yüzeyde canlı olarak kaldığı görülür. Ayrıca hastanede(özellikle yoğun bakım ünitelerinde) yatmakta olan kişi bağışıklık sisteminin zayıflaması nedeniyle enfeksiyonlara karşı çok daha duyarlı hale gelir. Özellikle medikal malzemelerin bakteri enfeksiyonunu kontrol edecek şekilde tasarımının yapılması gerekir. Sadece Amerika’da yılda 2 milyon kişi hastane enfeksiyonuna maruz kalmaktadır. Bunun yarısının kaynağı medikal malzemelerdir. Dünyada yılda yaklaşık 500 milyon medikal malzeme kullanılır ve bunların 400 milyonunu kateterler oluşturur.

Amerika’da 50.000 hastanın ölümüne sebep olan kateter enfeksiyonundan dolayı bakterilerin koloni oluşturmasını önleyecek çalışmalar önem kazanıyor. Tablo 1’de gösterilen malzemelerin antibakteriyel yüzey uygulamasında toksik olmayan antibakteriyel madde kullanmak önemlidir. Kateter tüpler polivinilklorür (PVC), poliüretan gibi polimerlerden yapılır. Bu tip polimerler antibakteriyel etki göstermezler, üretim sırasında ya da sonrasında antibakteriyel polimer katkı maddesi olarak (örneğin %1) eklenebilir veya poliüretan yapımı sırasında sisteme eklenerek ana zincir üzerinde kovalent olarak bağlanmış antibakteriyel polimer elde edilmiş olur.

Medikal cihazların bakteri kolonilerinin oluşmasını önlemede yardımcı olması, bakteri enfeksiyonlarını kontrol etmede önemli rol oynar. Alınacak ilk önlem, genel kullanım malzemelerin antibakteriyel özelliğe sahip olmasını sağlamaktır. Bu sebepten dolayı, özellikle hastanelerde kullanılan tekstil malzemelerine, kateter tüplere, boyalara çeşitli antibakteriyel ürünlerin katılması gerekir. Antibakteriyel ürünler örnek olarak gümüş iyonları, kuarterner amonyum bileşikleri, fenol ve antibiyotikler karşımıza çıkar. Amaç olarak antibakteriyel malzemelerin uzun süre özelliğini göstererek etkili bir şekilde bakterileri öldürmesi beklenir. Antibakteriyel polimerlerin kullanım alanına göre, örneğin vücut içerisinde kullanılan implant malzemeler, seçici özellik göstermesi beklenir. Seçicilikten anlaşılan bakterileri hızlı ve etkin bir şekilde öldürmesi bunun yanında kan hücrelerine az zarar vermesi veya zarar vermemesidir.

Antibakteriyel polimerlerin sentezinde dikkat edilmesi gereken hususlar; Antibakteriyel maddelerin en önemli problemi zamanla uygulanan yüzeyden akması, uzun süreli antibakteriyel özellik gösterememesi ve ayrıca yüzeye kontrollü bir şekilde dağıtılamamasıdır. Günümüzde özellikle kullanılan katkı maddeleri yüzeyden salınım yaparak etki gösterir. Örnek olarak gümüş iyonlarının kullanılması verilebilir. Fakat, yüzeyden salınım yaparak antibakteriyel etki gösteren malzemelerin önemli dezavantajı çevreyi kontamine etmesi ve çabuk salınım yapmasından dolayı uzun süre antibakteriyel aktiflik özelliği gösteremezler. Bu kapsamda, yüzeyden salınım yapmayan ve uzun süre etkinlik gösterecek tasarımlar üzerine çalışmalar yapılıyor. Bakteri çeşitlerinin bir çoğunda etkili, düşük miktarlarda bakteri kolonilerini % 99.99 oranında azaltabilecek, uygulama alanına göre toksik özellik göstermeyen yeni antibakteriyel tasarımların yapılması gerekir. Antibakteriyel malzemelerin tasarlanması ve uygulamasında başlıca üç kategori görmekteyiz. Bunlar, sentetik makromoleküller veya polimerler; bakterilerin malzemenin üzerine yapışmasını (biyofilm oluşmasını) önleyen malzemeler ve organik inorganik malzemelerin bakteri öldürücü metalleri (örneğin gümüş iyonları, titaniumdioksit gibi) salıvermesidir.

Yapılan araştırmalara bakıldığında çok çeşitli antibakteriyel polimerlerin sentezlendiği görülüyor. Kuarterner amonyum polimerler, fosfor içeren polimerler, gümüş nanopartiküllerin bulunduğu polimerler gibi örneklerde görüldüğü üzere farklı yapılar karşımıza çıkıyor. Antibakteriyel moleküllerin sentezi ve uygulaması birbirinden bağımsız başlıca iki ana kısımdan oluşur. Bunlardan ilk grupta özellikle doğal antibakteriyel peptitlerin incelenmesidir. Bu kapsamda peptitlerin bakterileri nasıl etkisiz hale getirdiğine dair mekanizmalar incelenmekte ve ayrıca peptit yapılarının aktiviteye etkileri detaylı bir şekilde araştırılmaktadır. İkinci grupta ise polimerlerin sentezlenmesi hedeflenir. Burada asıl amaç özellikle doğal peptit türevlerinin taklit edilmesidir. Son yıllarda bilim adamları bakterilerin karşı direnç göstermesinden dolayı yeni alternatif ilaç geliştirme çalışmalarını doğal antibakteriyel peptitlerin üzerine yapıyorlar. Özellikle, seçici özellik gösteren polimerlerin sentezlenmesi ve tasarımında doğal peptitlerin incelenmesi bilim dünyasına önemli bilgiler veriyor. Doğal peptitler seçici özellik gösterir. Seçicilik tanımlaması ve değeri HC50/MIC oranı şeklinde tarif edilir.

Antibakteriyel Yüzey Hazırlanması; Sentezlenen polimerler yüzeylere ince film tabakası halinde, kovalent (kimyasal bir bağ) olarak bağlanarak veya katkı maddesi olarak eklenir. Örnek olarak dezenfektan üretiminde sentezlenen polimer belli miktarda çözücü (Örn: su) içerisinde çözüldükten sonra ilgili yüzeye sürülebilir. Şekil 3’de sentezlenen polimerlerin yüzeye eklenmesinin metotları görülüyor. Her metodun kendine özgün avantaj ve dezavantajları bulunur. Kovalent olarak bağlanmayan yüzeyde (Şekil 3c) genelde salınım olur ve zamanla antibakteriyel etki kaybolur. Polimerlerin yüzeyde düzgün bir dağılım sağlaması önemlidir. Yüzeyde boşluklar olması durumunda bakteri kolonileri bu boşluklarda çoğalarak biyofilm oluştururlar.

Malzemelerin yüzeylerini antibakteriyel hale getirmek başlıca iki şekilde olabilir; birincisi plastik malzemenin kendisini antibakteriyel hale getirmek (üretim aşamasında) veya dezenfeksiyon malzemeleri ile yüzeyin sterilize edilmesi. Antibakteriyel polimerler genelde yüzey uygulamaları (boya, dezenfektan gibi) olarak görülmektedir. Özellikle vücut içerisinde kullanılan plastik malzemelerin veya yaraları sarmada kullanılan tekstil türevlerinin bu tip toksik özelliğe sahip antibakteriyel malzemeler ile kaplanması insan sağlığı açısından zararlı olur. Hedeflenen amaç kapsamında özellikle implant malzemelerde ve alternatif yeni antibiyotik ilaçlarda toksik değerleri düşük, biyouyumlu polimerlerin uygulaması daha önem arz etmektedir. İmplant malzemelerin sterilize edilmesinde Ag+ iyonu gibi antibakteriyel iyonlar kullanılmasına rağmen genelde belli konsantrasyonu geçince insan sağlığına zarar vermektedirler. Bunun yanında Ag+ salınımı yüzeyden daha çabuk olmakta ve belli bir süre sonra yüzey antibakteriyel etkisini kaybetmektedir. Doğal antibakteriyel peptit türevlerinin sentezlenmesi önümüzdeki yıllarda yeni nesil antibiyotik olarak da karşımıza çıkacaktır.

Antibakteriyel malzemeleri sentezlerken öncelikle uzun süre yüzeyde aktif olmalı, geniş spektrumda bakteri çeşitlerini öldürmesi ve ucuz olması hedeflenmelidir. Polimerlerin doğal peptitler gibi toksik değerleri düşük ancak yüksek etki değerine sahip özellik kazanması özgün değeri yüksek çalışmaların yapıtaşlarını oluşturacaktır. Toksik olmayan polimerlerin bir başka kullanım alanı göz lenslerinin temizlenmesinde kullanılan solüsyonlardır. Ayrıca, antibakteriyel polimerlerin gıda ambalajı ve içme sularının arıtımı teknolojileri gibi çeşitli uygulama alanları da mevcuttur. Ambalaj malzemesinde kullanılan etken maddenin besinlere geçmemesi, toksik özelliğinin olmaması beklenir. Şekil 4’de piridin esaslı polimerlerin cam yüzeye uygulaması sonrası S. Aureus konsantrasyonunu önemli ölçüde azalttığı görülüyor. Polimer sıvı dezenfektan şeklinde bir bez ile sürülerek veya sprey şeklinde püskürtülerek cam yüzeye eklenir. Bakteri kolonilerinin önemli ölçüde azaldığı görülüyor.

Biyomedikal aletlerin yüzeylerinin modifiye edilmesi biyofilm oluşmasını önleyecektir, içme sularında antibakteriyel bir filtrasyon uygulanması enfeksiyon kapma riskini azaltabilir ve ayrıca antibakteriyel paketleme malzemeleri kullanılması besinler yolu ile enfeksiyon kapmada önleyici olacaktır. Bu gibi uygulama alanlarında önemli olan malzemenin toksik özellik içermemesine dikkat edilmesidir. Polimerler Bakterileri Nasıl Öldürür?Toksik değerleri düşük polimerlerin sentezi ve bunların nasıl bakterileri öldürdüğü aynı zamanda kan hücrelerine neden daha az zarar verdiği tam bilinmiyor. Bu kapsamda detaylı bir şekilde biyofiziksel teknikler ile bakterilerin, kan hücrelerinin polimerler ile etkileşmesi detaylı olarak çalışılması gerekiyor. Yapıda bulunan hidrofobik ve hidrofilik oranlarının etkinliğe ve toksik özelliklere etki ettiği gözleniyor. Genelde sentezlenen ve incelenen seçici polimerler yapıların artı (+ yük) olup hidrofobik yapı arttığı zaman hemolitik (alyuvarları parçalayan) olduğu yani kan hücrelerine zarar verdiği gözleniyor. Bildiğimiz gibi bakterilerin yüzeyi eksi (-) yüklü olup sentezlenen ve antibakteriyel özellik gösteren polimerlerin büyük çoğunluğu (+) yüklü yapıdadır. Polimerlerin bakterilerle olan etkileşmesi önce (-) ve (+)yüklerin etkileşmesi ile olmaktadır.

Buna paralel hidrofobik etkileşme dediğimiz bakterinin yüzeyinde bulunan fosfolipid yapılarda etkileşmeyi arttırır ve bakteri zarının parçalanmasında önemli bir rol oynar. Bu tip polimerlerin etki mekanizması bakteri hücre çeperine bağlanması ve bu etkileşme sonucu, hücre zarında boşluklar oluşması ve proton kanallarının dengesini bozulması sonucu hücre parçalanması şeklindedir. Mekanizmasının etkisinden dolayı bakterinin bu tip moleküllere karşı direnç kazanamayacağı tahmin ediliyor.

ANTİMİKROBİYAL MADDELERAntimikrobiyal maddeler, bakteri ve / veya mantar gelişimini engellemekte ve/veya sınırlandırmaktadırlar. Antimikrobiyal maddelerin birçoğu hem bakteri, hem de mantarlara karşı güçlü aktivite göstermektedirler. Ancak bütün mikroorganizmalara karşı aynı derecede etkin maddelerin sayısı oldukça azdır. Bakterilerin üremesini ve gelişmesini engelleyen maddelere antibakteriyel maddeler denilmektedir. Bakterilere zarar veren maddelere baktericidal (bakteriyosid), sadece çoğalmalarını engelleyen maddelere ise bakteriyostatik adı verilmektedir. Tablo 2’de bazı antibakteriyel maddeler görülmektedir. İstenen antibakteriyel etkiyi elde etmek için, antibakteriyel maddeler, gereksinime ve uygulamaya bağlı olarak tek tek veya kombine edilerek kullanılabilmektedirler. Mantar üremesini ve gelişmesini önleyen antimikrobiyal maddelere fungisid, mantar üremesini sınırlandıran maddelere ise fungistatik maddeler adı verilmektedir. Bu maddeler arasında çeşitli izotiyoazolin bileşikleri ve imidazol türevleri, arsenik bileşikleri ve kalay esaslı ürünler sayılabilmektedir .

Antimikrobiyal tekstil ürünleri; antimikrobiyal maddenin lif çekimi esnasında eklenerek lif polimer yapısı içerisine hapsedilmesi veya bitim işleriyle tekstil mamulüne aktarılması ile elde edilmektedir. Lif çekim teknolojisinde antimikrobiyal madde, polimer ya da lif çekim çözeltisi içine düzeden geçirilmeden önce ilave edilmektedir. Katkı maddesinin özellikleri lif çekim koşulları (partikül çapı, ısı ve kimyasal dayanımı, polimerle herhangi bir etkileşimlerinin olmaması) ile uyumlu olmalıdır. Lif dışına yerleşen antimikrobiyal maddelerin uzaklaşmasının ardından iç kısımda bulunan antimikrobiyal maddeler migrasyonla lif yüzeyine çıkmaktadır. Bitim işlemleri ile antimikrobiyal etki sağlanması için uygulanan en yaygın yöntemler püskürtme, emdirme ve kaplamadır. En çok kullanılan katkı maddeleri, halojenleştirilmiş salisilik asit, anilidler, orgonotin bileşikleri, kuarterner amonyum bileşikleri, organosilikon kuarterner amonyum tuzları ve kuarterner amonyum sülfonamid türevleri gibi organik esaslı bileşikleridir. Ancak bitim işlemleri ile sağlanan bu özelliklerin yıkama dayanımları düşük olduğundan kalıcılıkları sınırlıdır.

Halbuki antimikrobiyal maddelerin lif çekimi adımında eklenmesiyle üretilen mamuller kullanıma uzun süre dayanıklı olmakta, hatta bazılarında antimikrobiyal özellik mamul ömrü boyunca korunmaktadır. Bu şekilde üretilen liflere antimikrobiyal lifler adı verilmektedir. Antimikrobiyal lif üretiminde en çok kullanılan maddeler: triklosan, chitosan ve başta gümüş olmak üzere çeşitli metal iyonlarıdır. Gümüş iyonunun, çeşitli hastalıklara sebep olan 650’den fazla mikroorganizmaya karşı etkili olduğu klinik deneylerle kanıtlanmıştır.

GÜMÜŞ; ANTİMİKROBİYAL MALZEMEGümüşün ilk kez M.Ö. 3100 yıllarında Mısırlılar ve M.Ö. 2500 yıllarında Çinliler ve Persler tarafından kullanıldığı biliniyor. Bu eski uygarlıklar enfeksiyonları ve gıda bozulmalarını önlemek amacıyla gümüş kap kullanırlarmış. M.Ö. 800 yıllarına doğru gümüş, Nil nehri civarında para olarak kullanılmaya başlanmış. Fenikeliler döneminde su, şarap ve sirke gümüş şişelerde saklanarak mikrobiyal bozunmaları engelledikleri söyleniyor. Romalıların yaralanmalarda, kırılmalarda ve deri hastalıklarında gümüş nitrat kullanıldığı biliniyor. M.Ö. 69 yılındaki ilaç kitaplarında gümüş nitrat, mikrop öldürücü etkisiyle kendinden söz etmiştir. Modern tıbbın babası sayılan Hipokrat notlarında gümüşün iyileştirici ve enfeksiyon oluşumunu azaltıcı bir madde olduğunu belirtmiş. 19. yy’ ın sonlarına doğru, bir botanikçi olan İsviçreli bilim adamı Karl Wilhelm von Nageli, gümüşteki bu mikrop öldürücü etkinin gümüş iyonlarından kaynaklandığını tespit ediyordu. 1900’lü yıllarda ise süt şişelerine gümüş paralar atılarak sütün uzun süre taze kalması sağlanmaya çalışılmış.

Gümüşün yaygın bir şekilde kullanımı, antibiyotiklerin gelişmesiyle oldukça azalmış ve son yıllarda geniş spektrumlu bir antimikrobiyal olmasından dolayı yeniden dikkatleri üzerine çekmiş. Özellikle son yıllarda birçok antibiyotiğe karşı dayanıklı bakterilerin ortaya çıkması sonucu gümüş, antibiyotiklere alternatif bir antimikrobiyal madde olarak yeni kullanım alanları bulmuştur. Antibakteriyel Ajan GümüşMetal iyonlarının mikroorganizmalara karşı gösterdikleri direnç sıralaması aşağıdaki gibidir; Ag˃ Hg˃ Cu˃ Cd˃ Cr˃ Pb˃ Co˃ Au˃ Zn˃ Fe˃ Mn˃ Mo˃ SnGümüş metalinin diğer metallere göre daha fazla kullanılmasının nedeni; -Bakterilere karşı en dirençli metal olması-Vücuda karşı zararlı etkisinin bulunmaması-Nispeten ucuz olması-Kolay üretim işlemi

Tıbbi klinik ürünlerde en çok kullanılan gümüş bileşiği gümüş nitrattır. Çünkü gümüş nitrat, gümüş iyonlarını en çabuk serbest bırakabilen maddedir.

Antimikrobiyal MekanizmaBakır, çinko ve gümüş gibi metallerin iyonlarının güçlü bir antibakteriyel etkiye sahip olduğu bilinmekteydi. Antibakteriyel etkiye sahip bu metallerin kullanımında en büyük kısıtlama biyo-uyumluluklarıdır. Diğer metaller ile kıyaslandığında gümüş, insanlar için toksik(zehirli) etkisi en düşük olan elementtir. Gümüş iyonlarının bakteriler üzerindeki etkisi tam olarak aydınlatılmamış olmakla birlikte genellikle iki mekanizma üzerinde durulmaktadır. Bu mekanizmalardan birincisine göre gümüş iyonları, yapılarında elektron verici grup içeren proteinlerle reaksiyona girerek bu proteinleri etkisiz hale getirmektedir. Bakteri zarından besin girişi, metabolik olaylar sonucu oluşan toksik maddelerin hücre dışına atılması gibi birçok işlev zar üzerindeki proteinler tarafından gerçekleştirilir. Bu proteinler gümüşle kararlı kompleksler oluşturarak işlevini kaybeder dolayısıyla bakteri ölür. Gümüş iyonlarının bakteriler üzerindeki etki mekanizmalarından ikinci ise bakteri membranından sitoplazmaya geçen gümüş iyonlarının, sitoplazmik proteinlerle ya da hücrenin DNA’sı üzerinde bulunan thio-, amino-, imidazol-, karboksil- ve fosfat gruplarıyla kompleks oluşturması ve bu molekülleri etkisiz hale getirmesiyle açıklanır.

Gümüşün İnsan Vücuduna EtkisiGümüş iyonlarının bakteriler üzerindeki toksik etkisi göz önünde bulundurulduğunda, insanlar için de toksik olduğu düşünülebilir. Ancak vücudumuzda yaklaşık olarak 1 mg gümüş bulunmaktadır. Gümüşün normal kan değeri 5mg/ml’dir. Yediğimiz yiyeceklere bağlı olarak günde 0,02 ile 0,08 mg arasında gümüş oral yolla vücudumuza girmektedir. Bu yolla alınan gümüşün hemen hemen tamamı böbrekler yoluyla atılmaktadır. Vücut içine yüksek dozda gümüş iyonu alınacak olursa fazla gümüş iyonları akciğer, mide ve bağırsak dokuları tarafından absorplanır. Bu dokularda elastik fiberlerdeki kompleksler gibi gümüş sülfitler oluşur. Deri altında bu komplekslerin çok miktarda birikmesiyle maviden siyaha kadar renk değişimleri gözlenir. Ciltte oluşan bu kalıcı renk değişimleri “Argyria” olarak adlandırılır. Argyria istenmemekle birlikte, toksik etkisi olmayan bir durumdur. Uzun süreli ve yüksek dozajda gümüş iyonu alımı ise akciğer ve böbreklerde lezyonlara neden olmaktadır. Gümüş iyonları insanlar için kanserojen veya mutajen bir potansiyel taşımamakla beraber cilde teması sonucu duyarlılığa ya da tahriş edici bir etkiye neden olmamaktadır.

Nano Gümüş Partikülleri ve Kullanım AlanlarıYüzyıl başında doğadaki birçok vücut sıvısının ultra saf partikülleri içeren kolloidlerden meydana geldiği bulunmuştur. Örneğin kan; besin, oksijen ve vücut hücreleri taşımaktadır. Bu, kolloidal gümüş ile ilgili çalışmalara yol açmıştır. İlaç endüstrisi rafa kaldırılmış olan kolloidal araştırmaları tekrar başlatmıştır. Gümüş varlığında bir virüs, bakteri, mantar veya tek hücreli patojenlerin kimyasal ciğerleri olan oksijen metabolizması enzimini etkisizleştirir. Birkaç dakika içinde patojen boğulur ve ölür. Ölü patojenler lenfatik, boşaltım ve bağışıklık sistemi tarafından vücuttan atılır. Antibiyotik ilaçlar yararlı enzimleri yok eder. Çok hücrelilerin enzimleri ilkel tek hücrelilerin enzimlerinden çok farklı olduğu için kolloidal gümüş bu yararlı enzimlere dokunmaz. Böylece kolloidal gümüş; insanlar, sürüngenler, bitkiler ve tüm çok hücreliler için kesinlikle güvenlidir. Kolloidal gümüş sprey; banyo ve mutfak yüzeylerinde, ciltte, boğaz ağrılarında, gözlerde, yanıklarda, kesik ve sıyrıklarda, açık yaralarda, bebeklerin gözlerinde vb. kullanılmaktadır. Kolloidal gümüşün, çoğu insan hastalıklarıyla ilgili olan 650 kadar mikroorganizmayı öldürdüğü bildirilmiştir.

Yalnız bu, kolloidal gümüş alındığında otomatik olarak hastalıkları iyileştireceği anlamına gelmez. Kolloidal gümüş yeteri kadar zaman aralığında etkileştiği takdirde mikroorganizmaları öldürebilir. Aşağıda kolloidal gümüşün etki ettiği yaklaşık 650 hastalığın bir kısmı verilmiştir; AIDS, alerjiler, apandisit, mafsal iltihabı, atletlerin ayak hastalıkları, kan parazitleri, kan zehirlenmeleri, haşlanmalar, yanıklar, kanser, kandida, kolera, kalın bağırsak iltihabı(kolit), deri yanığı, şeker hastalığı, dizanteri, egzama, lif dokusu iltihabı (fibrozit), gastrit.. vb. Nano gümüş partiküllerin kullanım alanları şöyle sıralanabilir; * Hastane odaları, soğuk odalar ve temiz odalarda

* Patolojik ya da dejeneratif hastalıkların tedavisinde artifisyel stabilizasyon elde etmek için vücutta kullanılan pedikül vida sisteminde

*Temizlik malzemeleri, deterjanlar, kaplama malzemelerinde*Kozmetik ürünlerinde*Yiyecek ve içecek sektöründe*Toplu taşım araçlarında*Çocuk ve spor kulüplerinde*Sağlık kuruluşlarında*Tarımsal ve hayvancılık mekanlarında*Enfeksiyon yayılma riski yüksek olan diğer kamu yerlerinde (sinema, tiyatro, cezaevi gibi kapalı alanlar)

*Su arıtma sistemlerinde*Havalandırma ve iklimlendirme sistemleri filtrelerinde*Yüzme havuzlarında*Banyo ve sağlık sistemlerinde

*“Yeni nesil antimikrobiyaller olarak gümüş nanopartiküller” makalesinde bahsedildiği gibi; gümüş esaslı örtülerde, nanojel ve nanolosyon gibi bazı gümüş kaplamalı tıbbi cihazlarda*“Antimikrobiyal uygulamalarda polimer/nano kompozit kaplamaları” makalesinde bahsedildiği gibi; gümüş tıbbi cihazlar için antimikrobiyal yüzey kaplamalar, gıda ambalaj ve endüstriyel borularda

*Ameliyat elbiseleri ve ameliyathane döşemelerinde *Banyo ve mutfak döşemelerinde küflere karşı dolgu maddesi olarak*Gözenekli duvarların yalıtım malzemelerinde mantar ve küflerin *hasarını engellemede kullanılır.

KAYNAKÇA*Mahendra Rai , Alka Yadav, Aniket Gade, “ Silver nanoparticles as a new ⁎generation of antimicrobials ” *Liya Guod, Weiyong Yuanc, Zhisong Lua, Chang Ming Li “Polymer/nanosilver composite coatings for antibacterial applications “*Alexandra Mu˜noz-Bonilla, Marta Fernández-García , “Polymeric materials with antimicrobial activity “ *Jörg C. Tiller , “Silver-Based Antimicrobial Coatings “*http://www.sacanplastik.com/default.aspx?pid=54799&nid=71979*http://www.normmed.com.tr/UrunNormSilver.html*http://www.nano-arge.com.tr/dokuman.asp?id=68*Oktay B. , “ Gümüş Nanoparçacıkları İçeren Antimikrobiyal Organik-İnorganik Hibrit Kaplamaların Hazırlanması ve Karakterizasyonu “ Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü*Toker D. , “ UV Işınları ile Sertleşebilen Aşınma ve Yanma Dayanımlı Nanokompozit Kaplamaların Hazırlanması ve Antimikrobiyal Özelliklerin İncelenmesi “ Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

*Albrecht MA, Evan CW, Raston CL. Green chemistry and the health implications of nanoparticles. Green Chem 2006*http://www.beyazteknik.com/temiz-oda-panel-sistemleri.html*Gong P, Li H, He X, Wang K, Hu J, Tan W, et al. Preparation and antibacterial activity of Fe3O 4 Ag nanoparticles. Nanotechnology 2007*Spacciapoli P, Buxton D, Rothstein D, Friden P. Antimicrobial activity of silver nitrate against periodontal pathogens. J Periodontal*L. Timofeeva, N. Kleshcheva, Antimicrobial polymers: mechanism of action, factors of activity, and applications, Appl. Microbiol. Biotechnol.*J.R. Morones, J.L. Elechiguerra, A. Camacho, K. Holt, J.B. Kouri, J.T. Ramirez, M.J. Yacaman, The bactericidal effect of silver nanoparticles, Nanotechnology 16