Tez çalışması 2-3. hafta

Gümüş Nanopartiküller:
Gümüş bin yıllar önce Çin’de ve Hindistan’da Ayurvedik tıpta kullanıldığı bilinmektedir. Başlangıçta
gümüş su kaplarında tıbbi amaçlar için kullanıldığı belgelenmiştir. 1881 yılında göz enfeksiyonunun
önlenmesi için gümüş ilk defa tıbbi kullanımı açıklayan bilimsel makalede yayınlanmıştır.
Nanoteknoloji ve nanopartikül üretimi geliştikçe, gümüş içeren nanopartiküller de bu gelişmenin önemli
kısmında yer almaktadır. İlk nanopartiküllerin sentezlendiğinden itibaren, onların uygulanması bilimin
birçok farklı alanlarında kendi yerlerini almaktadır. [4] Saf gümüş ideal olarak sünek ve dövülebilirdir ve
herhangi bir metalin en yüksek elektriksel ve termal iletkenliğine ve en düşük temas direncine sahiptir.
Metal nanopartiküller sahip oldukları özellikler sayesinde günümüzde özellikle gümüş nanopartiküller
elektronik, malzeme bilimi, nanotıp gibi yeni teknolojilerde geniş kullanım alanına sahip olmakta ve
bilim adamlarının ilgisini çekmektedir. [1] Boyutları 1 nm ile 100 nm arasında olan gümüş
nanoparçacıkardır. Sıklıkla 'gümüş' olarak tanımlansa da bazıları, yüzeylerinin büyük gümüş atomlarına
oranı nedeniyle büyük oranda gümüş oksitten oluşur. Sıklıkla 'gümüş' olarak tanımlansa da bazıları,
yüzeylerinin büyük gümüş atomlarına oranı nedeniyle büyük oranda gümüş oksitten oluşur. [2] Metal
nanopartiküller arasında gümüş nanopartiküllerin inhibitör ve bakterisidal etkilere sahip oldukları
bilinmektedir. Gümüş nanoparçacıkların düşük konsantrasyonlarda antimikrobiyal etki gösterdikleri,
antibakteriyel özelliklerin nanopartiküllerin yüzey alanı ile ilişkili olduğu, parçacık boyutunun
küçülmesinin yüzey alanını artırarak antibakteriyel aktivite için daha fazla etki sağladığı
belirlenmiştir. [3]
Gümüş Nanopartikül Sentezi:
Nanopartiküller yukarıdan aşağı (boyut küçültme) ve aşağıdan yukarı yaklaşımlarla
sentezlenebilmektedir. Yukarıdan aşağı yöntem adından da anlaşılacağı gibi malzemenin nanoboyutta
küçük partiküllere ayrılmasını içermektedir. Bu uygulamaya mekanik öğütme ve aşındırma örnek
verilebilir. Aşağıdan yukarı yöntemler de atomik ya da moleküler boyuttaki yapıları kimyasal
reaksiyonlar ile büyüterek partiküller oluşturulmasını kapsamaktadır. Nanopartiküller fiziksel, kimyasal
ve son yıllarda çok yoğun ilgi çeken biyolojik yöntemlerle sentezlenebilirler. Biyoloji yöntemlerin,
kolay ve çevre dostu olması yeşil nanoteknoloji olarak da adlandırılan bir alanın doğmasına yol açmıştır.
Biyolojik indirgenme sentezde çok önemli bir süreci oluşturmaktadır. [5]
Nanopartiküllerin senteziyle ilgili günümüzde çok sayıda yöntem kullanılmaktadır. Prensipte,
nanopartiküllerin sentezi ile ilgili tüm yöntemleri iki büyük gruba ayırabiliriz. İlk grup, nanopartikül
çalışmalarına ve hazırlanmasına olanak sağlayan yöntemleri birleştirmektedir; fakat yeni materyallerin
gelişmesine yeteri kadar katkısı yoktur. Bu gruptakilere örnek olarak çok düşük derecede kondenzasyon,
çeşitli kimyasal, fotokimyasal ve radyasyon ile indirgenme ve lazerle indüklenmiş buharlaşma
verilebilir. İkinci grup ise nanopartikül esaslı nano kompozit ve nano materyal hazırlanmasına olanak
sağlayan yöntemleri içerir. Bunlar temel olarak mekanokimsayal dağılımın farklı versiyonları, gaz
fazdan kondenzasyon tepkimeleri, plazmakimyasal sentezler ve bazı diğer yöntemlerdir. [6]
Gümüş içeren nanopartiküllerin üretiminde birçok yöntem bilinmektedir. Bilinen yöntemleri geleneksel
ve geleneksel olmayanlar diye iki gruba ayıra biliriz. LeeMeisel ve Creighton yöntemlerini geleneksel
yöntemlere ait edilebilir. Alttaki çizelgede bu yöntemlerin detayları gösterilmektedir. [4]
Tablo 1: Geleneksel ve geleneksel olmayan yöntemler
1

Gümüş içeren nanopartiküller genellikle kimyasal indirgeme yöntemi ile hazırlanmaktadır. Gümüş nitrat
metal öncü olarak, hidrat ise indirgeyici ajan olarak kullanılmaktadır. Sanayide en çok gümüş tuzlarının
indirgeme yöntemi yaygın olmakta ve bu yönteme aynı zamanda geleneksel yöntem olarak da
söylenmektedir. En yaygın yöntem olmasına rağmen, su ve reaktif saflığı, camların temizliği bu yöntem
için kritik parametrelerdendir. Çözeltinin sıcaklığı, metal tuzlarının konsantrasyonu, indirgeyici ajan ve
reaksiyon süresi nanopartiküllerin boyutunu etkilemektedir. Nanopartiküllerin boyutu ve şekli önemli
parametreler olmaktadır. Nanopartiküller boyut ve şekillerinin farklılıkları sayesinde kataliz, optik,
mikro elektronik ve benzeri gibi birçok alanda farklı özellikler göstermektedirler.
Gümüş nanopartiküllerin fiziksel yöntemlerle üretilmesi aslında geleneksel olmayan yöntemlerle
üretilmesi demektir. Yukarıdaki çizelgede gösterildiği gibi buraya lazer ablasyon, foto azaltma, gümüş
tuzu çözeltisinin elektrolizi, metal vakum buharlaşma gibi yöntemler dahildir.
Şekil 1: Elde edilen AgNP`lerin ortalama boyutları (çap-nm)
Nanopartiküllerin üretiminde bitkilerin kullanımı yeşil üretimin başlıca amacıdır. Çevre dostu olan yeşil
üretimde, kimyasal ve fiziksel yöntemlerle üretilen nanopartiküller büyük ölçeklerde daha uygun
maliyete üretilmektedir. Ayrıca, bu yöntemde yüksek basınca, enerjiye, sıcaklığa ve toksik kimyasal
kullanımına gerek yoktur . [7]
Bitkisel Nanopartikül Sentezi ve Yeşil Nanoteknoloji:
Nanopartikül üretiminde uzun zamandır kullanılan fiziksel, kimyasal teknolojiler sayesinde yüksek
çözünürlüklü, istenilen küçüklükte partiküller, kısa sürede üretilebilmesine rağmen toksik içeriklerinin
yüksek olması, partikül kararlılıklarının iyi olmaması ve kullanılan teknolojilerin pahalı olması
nedeniyle daha çok yeni teknolojilerin araştırılması gerekmektedir. Bu anlamda araştırmaların
başlamasıyla doğada zaten var olan, mükemmel biçimde tasarlanmış nano boyutlar içeren maddelerin
ve canlıların incelenmesi bilim adamlarına ilham kaynağı olmuş, canlı yapılar kullanılarak inorganik
maddelerin üretilmesi araştırılmaya başlanmıştır. Araştırmalar sonucunda çevre dostu, toksik madde
içeriği az, canlı hücrelerden nanopartikül üretimi esasına dayanan Yeşil Nanoteknoloji terimi ortaya
çıkmıştır. Bu terim, atık ürünler problemini azaltan, insan sağlığına zararı olmayan, kolay uygulanabilir
yöntemleri, nanoteknoloji bilimi kapsamında araştıran çalışma yöntemleri olarak ifade edilmektedir. Bu
anlamda birçok canlı kullanılmakla birlikte örnek olarak yeşil bitki ekstraktları olarak Aloe vera, ıhlamur
(Azadirachta indica), çay (Camellia sinensis), hint fıstığı (Jatropha curcas), hint ısırganı (Acalypha
indica) örnek verilebilir. Nematollahi tarafından 2015 yılında yapılan bir çalışmada nanomateryal
üretimi için bitki ve bitkisel ürünlerin ucuz ve yenilenebilir kaynaklar olduğu, son yıllarda bitki
özütlerinin kullanımının fiziksel ve kimyasal metotlara karşı alternatif olduğu ve yaygın olarak sağlık
alanında kullanıldığı bildirilmiştir. Nanopartiküllerin sentezlenmesinde en çok çevre dostu tekniklerden
biri yeşil sentezdir. Genellikle bitki ve mikroplar bu tekniğin kaynağını oluşturmaktadır. Başka bir
çalışmada hem yeşil bitki ekstraktı hem de mikroorganizma kullanılarak yapılan biyosentezde, canlı
hücrelerin metal iyonlarını indirgeyerek toksik metallerin toksisitelerinin azaldığı bildirilmiştir. Gümüş
nanopartikül üretiminde kullanılan bazı bitkiler; Acalypha indica, Allium sativum, Boswellia
ovalifoliolata, Calotropis procera, Camelia sinensis, Catharanthus roseus, Citrus sinensis peel, Coleus
2

aromaticus, Memecylon edule, Melia azedarach, Mentha piperit, Nelumbo nucifera, Rhododedendron
dauricam, Trachyspermum copticum, Syzygium cumini’dir. [10]
Biyosentez yöntemi ile gümüş, nano boyuta (yaklaşık ortalama 10 – 30 nm) indirgenerek içerisindeki
kimyasal bileşikler atılır. Gümüş nano boyuta indirgenerek yüzey alanı artırılır ve bu sayede soğuk
sisleme yöntemi ile tüm yüzeylere uygulanır. [11]
Şekil 3: Aloe vera bitkisinden AgNP sentezi
Gümüş Nanopartiküllerin kullanım alanları:
Nano Gümüş Teknolojisi; hijyen sistemleri, sağlık ürünleri, elektronik, karbon veya karbon bloklar,
tekstil, metaller, ahşap, seramik, cam, kağıtlar, plastik reçineye karıştırma, fiber vb. farklı ürün ve üretim
teknolojilerinde kullanılabilir. [12]
Gümüşün, su dezenfeksiyonunda, yanıkların ve kronik ülserlerin tedavisinde kullanımının milattan önce
1000’li yıllara kadar uzandığı bilinmektedir. Literatürde, 1800’lü yıllarda gümüşün göz damlası olarak
kullanıldığı, daha sonra penisilinin bulunmasıyla beraber kullanımın azaldığı ancak 1960’lı yıllarda
%0,5’lik gümüş nitrat çözeltisinin yanık tedavisinde tekrar yaygın olarak kullanılmaya başlandığı
bildirilmektedir. 1968 yılında gümüş nitrat sülfonomidle kombine edilerek gümüş sülfadiazin krem elde
edilmiştir. Bu krem pek çok mikroorganizmaya karşı etkili olması nedeniyle yanık tedavisinde yaygın
olarak kullanılmıştır. [10]
Güçlü bir antibakteriyel etki olmasından ve toksik etki yaratmamasından dolayı gümüş ve gümüş
bileşikleri, günlük hayatta kullanıma uygun ve zararlı mikroorganizmaların fazla bulunduğu birçok
yüzeyde ve alanda üretim sırasında veya üretimden sonra yüzeylere kaplama yapılarak
kullanılabilmektedir. Gümüş etkisi bulunan materyaller kimyasal olarak daha dayanıklıdır ve bu
materyaller gümüş iyonlarını uzun süre yüzeylerinde tutarak antibakteriyel özelliklerini korurlar. [13]
Nano Gümüş’ün Anti-Bakteriyel Özelliği:
Nano-gümüş tanecikler ise makro ölçekteki gümüşe kıyasla sahip oldukları yüksek yüzey alanı
sayesinde, az miktarları bile uygulandığı yüzey üstünde günler boyu zararlı mikro organizma oluşumunu
engellemektedir. Nano-gümüş, dezenfektan ürünler için “oyunu değiştiren” bir teknoloji olarak ortaya
çıkmıştır. Nano gümüş dezenfeksiyonu, çeşitli virüs ve bakteriler üzerinde %99,99 etkiye sahip, yüksek
teknolojili bir sterilizasyon ürünüdür. Genellikle 50 nanometreden küçük gümüş taneleri içermektedir
ve bakteri-virüslerin tamamını, uzun süreli olarak etkisiz hale getirmektedir. Buna ek olarak,
nanopartiküller alkol gibi uçucu değildir, yüzeylere yapışırlar ve kaplama görevi görmektedirler. Gümüş
nanopartiküller, bakteri ve patojenlerin %99,99'una karşı doğal bir kalkan görevi gören doğayı taklit
eder. Yapılan bilimsel araştırmalar sonucunda, nano gümüşün hemen hemen tüm bakteri ve virüs
türlerini (%99,99) sadece birkaç dakika içinde öldürebildiği, ayrıca toksik olmadığı ve insan vücuduna
zararlı olmadığı test sonuçlarıyla kanıtlanmıştır. [12]
Gümüşün mikroorganizmaları öldürme mekanizması halen çok net açıklanamamaktadır. Metalik
gümüşün, gümüş iyonlarının ve gümüş nano partiküllerinin bakteri hücresinde meydana getirdiği
3

morfolojik ve yapısal değişiklikler incelenerek mekanizma daha net anlaşılmaya çalışılmaktadır. Bir
teoriye göre; gümüşün bakteri hücre duvarına ve hücre zarına bağlandığı, tiol (-SH) gruplarındaki
proteinlerle etkileşime girerek onları etkisiz hale getirdiği ve zar geçirgenliğini düşürerek hidrojen
katyonuyla yer değiştirdiği böylece bakteri hücrelerinin ölümüne neden olduğu bildirilmektedir [10]
Gümüş; Ag0 , Ag+ , Ag+2 ve Ag+3 olmak üzere 4 ayrı formda kullanılabilmektedir. Ag+2, Ag+3 sulu
ortamda kararsız formda bulunurken Ag+ iyonları serbest haldeki formlarıdır. Partikül büyüklüğünün
10 nm’ den küçük olması, yüzey alanının daha da genişlemesi sebebiyle antifungal etkileşimin artması
ile sonuçlanmaktadır. Ag+ ’nın antimikrobiyal etki mekanizması; uygulandığı mikroorganizma hücresi
tarafından iyonların emilimi, hücre içerisinde birikimi, sitoplazma zarının büzüşmesi veya
sitoplazmanın hücre duvarı tarafından kendine çekilmesi şeklinde açıklanmaktadır. Bu sayede DNA
moleküllerinin zarar gördüğü ve Ag+ ’nın infiltrasyonu sebebiyle hücrelerin çoğalma yeteneklerini
kaybettiği bildirilmektedir. Ag+ ’nın, proteinlerin -SH bağlarına etki ettiği ve inaktive olmasına neden
olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca, gümüş yığınlarının, oksijen ilave edilmiş solüsyonlarda
mikroorganizmaların oksidasyonunda katalizör görevi yaptığı bildirilmiştir. [10]
Nano Gümüş partikülleri; bakteri ve mikroorganizmaların hücre duvarı ve hücre zarından geçerek
bakteri ve mikroorganizmanın DNA’sını inhibe eder. Bu durumda, çoğalan mikroorganizmaların
üremesi engellenir. Gümüşün etkisiyle ortaya çıkan elektronlar, hücre zarını yırtarak
mikroorganizmaların DNA ve RNA’sının kendilerini replike ederek çoğalma özelliklerini yok eder.
Bakteri ve mantarlar zarları bölünerek çoğalabildikleri için, zarları gümüş etkisi ile ortaya çıkan
elektronlar sayesinde yırtıldığında çoğalmaları da engellenir. Böylece mikrobik aktiviteleri etkisiz hale
gelir. [13]
Uygulandığı tüm yüzeylerde iyonlaşarak uzun süreli (ortama 3 ila 6 ay) anti – bakteriyel özellik gösterir.
Çok özel formülasyonu sayesinde virüslere de etken hale getirilmiştir. Bakterileri kendisine doğru çekip
yok etme özelliğine sahiptir. Uzun süre etkili geniş spektrumlu, yüksek düzey dezenfektan sınıfına girer.
Gram pozitif, gram negatif, zarflı, zarfsız bakteriler ile mantar ve mayaları da yok etme özelliği
bulunmaktadır. Ter, ayak ve sigara kokuları ile organik bazlı kokuları yok edebilir. Dünya Sağlık Örgütü
100 ppm'e kadar gümüş iyonlarının içme sularında bulunmasının insan sağlığı açısından bir sorun
yaratmayacağını belirtiyor. [11]
Nano Gümüş Etkileri:
Hücre zarından hızla geçebilmektedir. Antibakteriyel, antivirüs, antifungal ve antimikrobik özellikler
taşıdıkları için sağlık alanında önemli bir yere sahiptir. Dokumacılık sektöründen kozmetik sektörüne,
farmakoloji sektöründen halı sanayisine kadar birçok çeşitli kullanım alanlarına sahiptir. En önemli
etkisi ise tedavi amaçlı kullanılmasıdır. [13]
Gümüş Nanoparçacıkların Karakterizasyon Yöntemleri:
Sentezlenen metal nanopartiküllerin uygulamalarda kullanılabilmeleri için kristal yapıları, boyutları ve
nanopartikül şekilleri gibi özelliklerinin karakterizasyonları gereklidir. Metal nanopartiküllerin
karakterizasyonları için infrared spektroskopisi, ultraviyole-görünür bölge spektroskopisi, geçirimli
elektron mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, zeta potansiyeli, termal gravimetrik analiz ve X-
ışınları kırınım yöntemi gibi birçok karakterizasyon yöntemleri kullanılmaktadır.
4

Şekil 4: Karakterizasyon şeması
•İnfrared Spektroskopisi (IR): IR spektroskopinin temeli infrared ışınlarının moleküllerin titreşim ve
dönme hareketleri esnasındaki absorpsiyonuna dayanması olayıdır. IR spektroskopisinde katı, sıvı, gaz
ve çözelti halindeki numunelerin spektrumları incelenebilmektedir. IR spektroskopisi fonksiyonel
grupların karakteristik olarak analiz edilmesine olanak sağladığı için metal nanopartiküllerin
karakterizasyonunda kullanılabilmektedir.
•Ultraviyole-Görünür Bölge Spektroskopisi (Uv-Vis): Ultraviyole-görünür bölge spektroskopisinde,
ultraviyole ve görünür bölgede meydana gelen absorbsiyon, genel olarak bağ elektronlarının uyarılması
esasına dayanmaktadır. Absorbsiyon piklerinin dalga boyları, incelenen türlerdeki bağların tipleriyle
ilişkilendirilmektedir. Metal nanopartiküllerin Uv-vis spektroskopisi ile karakterizasyonunda
karakteristik absorbsiyon spektrumlara dayanarak yapılmaktadır.
•Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM): Geçirimli elektron mikroskobu, görüntüleme ve kırınım
tekniklerini birlikte kullanarak örneklerin mikro ve nano yapısal boyut incelenmesini ve kristal
yapılarının tespit edilmesini sağlayabilen ve çok kullanılan bir karakterizasyon mikroskobudur.
Sentezlenen metal nanopartiküllerin morfolojik karakterizasyonunda TEM kullanılmaktadır. TEM
analizleri metal nanopartiküllerin şekil ve boyutları hakkında morfolojik olarak yol göstericidir.
Aşağıdaki şekilde AgNP (gümüş nanopartikül) örneğinin TEM görüntüsü verilmiştir.
Şekil 2: AgNP`lerin TEM görüntüsü
•Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM): Taramalı elektron mikroskobunun diğer mikroskoplara
kıyasla daha iyi analiz ve uygulamaları nedeniyle çok daha iyi olduğu bilinmektedir. Goodhew vd.
(2001), Egerton, (2005). Taramalı elektron mikroskobunda görüntü yüksek volt ile hızlandırılan
elektronların örnek üzerine odaklanmasından sonra elektronların örnek yüzeyinde taratılması esnasında
elektron ve örneğin atomları arasında gerçekleşen olayların algılayıcılarda toplanması ve sinyal
güçlendiricilerinden geçirilmesiyle ve okunabilir sinyallere çevrilip bilgisayara verilmesiyle elde
edilebilmektedir Goodhew vd. (2001), Egerton, (2005). Metal nanopartiküllerin morfolojik görüntüleri
için SEM spektroskopisi kullanılmaktadır.
•Termal Gravimetrik Analiz (TGA): TGA analiz yöntemi metal nanopartiküllerin
karakterizasyonunda ısıl işlemlere olan dirençleri tespit etmek için kullanılan bir yöntem olarak
bilinmektedir. Metal nanopartiküllerin karakteristik olarak farklı sıcaklıklara dayanıklı oldukları yapılan
çalışmalarla belirlenmiştir.
5

•Zeta Potansiyeli: Maddelerin katı, sıvı ve gaz hali homojen bir şekilde karıştırılarak kolloid çözeltileri
oluşturulabilir. Kolloidlerin içerisinde bulunan partiküller birleşerek toplanırlar. Oluşan yapılar çökerler
veya köpük halinde çözeltide sabitlenirler. Bu yapılar büyürler ve pıhtılaşırlar. Aynı şekilde bu yöntem
kullanılarak metal nanopartiküllerin hareketlerinin değerlendirmek için kullanılmaktadır.
•X-ışınları Kırınım Yöntemi (XRD): X-ışınları kırınımı kompleks yapıdaki molekül yapılarını içeren
örneklerin kristal yapıları, kimyasal ve fiziksel bileşimleri ve özellikleri hakkında bilgi elde edilebilen
spektroskopik bir yöntemdir. X-ışınları kırınım yöntemi, analiz edilecek numune yapısına göre Kristal
yapılarındaki atom düzlemleri arasındaki mesafenin, kristal boyutlarının ve kusurlarının
belirlenebilmesi gibi uygulamalara sahiptir. Bu yöntemi kullanarak metal nanopartiküllerin kristal
yapılarının aydınlatılması yapılabilmektedir. 8
6

KAYNAKÇA:
Şekiller:
Şekil 1: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/756007
Şekil 2: https://www.gecekitapligi.com/Webkontrol/uploads/Fck/fen_21.pdf#page=67
Şekil 3 ve Şekil 4:
http://abakus.inonu.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/11616/8675/10157371.pdf?sequence=1&isAllo
wed=y
Tablolar:
Tablo 1:
http://www.openaccess.hacettepe.edu.tr:8080/xmlui/bitstream/handle/11655/2794/04ac092c-6782-
41e2-93ba-a534b46140bc.pdf?sequence=1
Yazılı Kaynaklar:
https://www.researchgate.net/publication/344546724_GUMUS_NANOPARTIKULLERIN_ANTI
BAKTERIYEL_ETKINLIGINDE_NANOPARTIKUL_BOYUT_ETKISI [1]
https://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCm%C3%BC%C5%9F_nanopartik%C3%BCl [2]
https://www.researchgate.net/publication/344546724_GUMUS_NANOPARTIKULLERIN_ANTI
BAKTERIYEL_ETKINLIGINDE_NANOPARTIKUL_BOYUT_ETKISI [3]
http://www.openaccess.hacettepe.edu.tr:8080/xmlui/bitstream/handle/11655/2794/04ac092c-6782-
41e2-93ba-a534b46140bc.pdf?sequence=1 [4]
http://abakus.inonu.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/11616/8675/10157371.pdf?sequence=1&isAllo
wed=y [5]
http://160.75.100.38/bitstream/11527/7354/1/11616.pdf [6]
http://www.openaccess.hacettepe.edu.tr:8080/xmlui/bitstream/handle/11655/2794/04ac092c-6782-
41e2-93ba-a534b46140bc.pdf?sequence=1 [7]
https://www.gecekitapligi.com/Webkontrol/uploads/Fck/fen_21.pdf#page=67 [8]
https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/756007 [9]
https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/657959 [10]
https://kleentech.com.tr/nano-gumus-iyon-teknolojisi.php [11]
https://tr.nanosilver.com.tr/nano-silver [12]
https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/549858 [13]
7