Virüs enfeksiyonları, özellikle dirençli viral suşların ortaya çıkması ve uzun süreli kullanımla ilişkili olumsuz yan etkilerin, etkili antiviral tedavilerin uygulanmasını yavaşlatmaya devam ettiği gerçeği göz önüne alındığında, önemli küresel sağlık sorunları ortaya çıkarmaktadır. Bu, geleneksel antiviral ilaçlara güvenli ve güçlü alternatiflerin geliştirilmesi ihtiyacını zorunlu kılmaktadır. Mevcut senaryoda, nano ölçekli materyaller, benzersiz kimyasal ve fiziksel özelliklerinin sunduğu olanaklar için yeni antiviral ajanlar olarak ortaya çıkmıştır.
Gümüş nanopartiküller esas olarak bakterilere karşı antimikrobiyal potansiyelleri için çalışılmış, ancak aynı zamanda insan immün yetmezlik virüsü, hepatit B virüsü, herpes simpleks virüsü, solunum sinsityal virüsü ve maymun çiçeği virüsü gibi çeşitli virüs türlerine karşı da aktif oldukları kanıtlanmıştır. Metal nanopartiküllerin kullanımı, yeni antiviral tedaviler için ilginç bir fırsat sağlamaktadır. Metaller virüste çok çeşitli hedeflere saldırabileceğinden, geleneksel antivirallere kıyasla direnç geliştirme olasılığı daha düşüktür.
Bu çalışmamızda, döner disk yöntemi ile gümüş nanopartiküllerinin etrafı öncelikle polilaktik asit (PLA) polimeri ile sarılmış, sarılmış yüzey üzerine polivinil alkol (PVA) püskürtme işlemi uygulanarak kolloidal bir antiviral ajan ortaya çıkmıştır. Elde edilen ürünün endüstriyel boyalarda kullanılması hedeflenmektedir.
Virüsler, dünya çapında hastalık ve ölümün önde gelen nedenlerinden biridir. Aşılama sayesinde programlar, birçoğunu öldüren ve diğerlerini kalıcı olarak devre dışı bırakan sayısız hastalıktan bazıları 1979’daki çiçek hastalığı [1] gibi ortadan kaldırıldı veya hastalığın yükünü büyük ölçüde azalttı; elçli hastalık poliomiyelitinde olduğu gibi [2]. Ancak, bugün, çoğu için Viral patojenlere baskı yaparsa, hala aşı yoktur. Büyük ekonomik etkiyi fark etmek için birkaç viral hastalık küresel topluma neden oluyor, sadece soğuk algınlığı düşünmememiz gerekiyor.
Grip, herpes virüslerine bağlı çeşitli problemler de vardır (zona, genital herpes, suçiçeği, bulaşıcı mononükleoz, herpes keratitine kadar, neonatal yayılmış enfeksiyonlar veya viral ensefalit). Diğer virüsler ayrıca önemli sıkıntılara ve bazen de kalıcı enfeksiyonlara neden olabilir. Kanser veya hepatit virüsleri (esas olarak HBV ve HCV) veya insan gibi edinilmiş immün yetmezlikler, immün yetmezlik virüsü (HIV) gibi. Aşı geliştirme girişimlerinde çok çaba harcanmıştır. Şu anda bu hastalıklar, kayda değer bir başarı olmadan, en azından bu virüslerin bazıları için, yani HCV, HIV ve bazı herpes virüsleri gibi bu tür virüsler için yeni aşıların geliştirilmesi muhtemelen anlaşılması zor olmaya devam etmektedir. Viral ajanların ortaya çıkma veya yeniden ortaya çıkma riskiyle birlikte, antiviral bileşik keşfi çok umut vericidir.
Nanopartiküllerin ve özellikle metal bazlı nanopartiküllerin fonksiyonel mekanizmaları sadece sömürülmeye başlandı. Nanoteknolojiler, nanopartikül bazlı hedeflenmiş hedefler geliştirmek için kullanılmıştır. İlaç taşıyıcıları, hızlı patojen tespiti ve biyomoleküler algılama, ayrıca nanopartikül bazlı kanser tedavileridir. Nanopartiküllerin kullanımı özellikle bağlanma sırasında viral enfeksiyona müdahale ederek etki gösteren antivirallerin gelişimine paraleldir [3].
Nanopartiküller, en az bir boyutu 100 nm’den küçük olan partiküller olarak uygun şekilde tanımlanır ve benzersiz ve ilginç özelliklerinden dolayı çok ilgi görmüştür. Onların tekil fiziksel (örneğin, plazmonik rezonans, floresan güçlendirme) ve kimyasal (örneğin, katalitik aktivite) geliştirme) özellikleri, yüksek miktarda yüzey atomundan ve yüksek alan/hacimden kaynaklanır. İlişki aslında çapları azaldıkça parçacığın kendisinin mevcut yüzey alanı artar. Dramatik bir şekilde ve bunun bir sonucu olarak, dökme malzemelerinin orijinal özelliklerinde bir artış sağlamaktadır.
Metal nanopartiküller, antimikrobiyal potansiyelleri için hem Gram-negatif hem de Gram-pozitif bakterilere karşı antibakteriyel ajanlar incelenmiştir. Teorik olarak, metal nanopartiküllerin virüslerle etkileşimlerini belirlemek için herhangi bir metal antiviral aktivite analiz edilebilir. Son zamanlarda bazı çalışmalar metal nanopartiküllerin HIV-1, hepatit B virüsü, respiratuvar sinsityal virüs, herpes simplex virüs tip 1, maymun çiçeği virüs, influenza virüsü ve Tacaribe virüsü karşı etkili antiviral ajanlar olabileceğini göstermiştir [4].
Biyomalzeme; yaşayan bir sistemdeki canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek, desteklemek ya da fonksiyonel kısmının tedavi edilmesi amacı ile sürekli olarak canlı dokuyla temas halinde olan doğal veya sentetik olarak da üretilebilen malzemelerdir. Biyomalzemeler dört ana sınıfa ayrılmaktadırlar. Bunlar; metaller, seramikler, polimerler ve kompozitlerdir.
Biyolojik olarak uyumlu ve suda çözünebilen bir hidroksi polimer olan PVA, çok iyi kimyasal direnç, esneklik, mekanik mukavemet ve biyobozunabilirliğe sahiptir. Fiziksel ve mekanik özellikleri çok iyi olan oda sıcaklığında kimyasal stabilite, tek başına ya da diğer polimerler ile karıştırılmış çok iyi lifli malzeme oluşturma yeteneğine sahiptir. Şekil 1.1.’de PVA kimyasal yapısı yer almaktadır.
Doğal kaynaklardan (mısır, şeker pancarı, buğday vs.) elde edilerek eriyikten çekme yöntemiyle üretilen ilk lif olma özelliğini taşımaktadır. PLA’nın camsı geçiş sıcaklığı (Tc) 55°C ve erime sıcaklığı (Te) yaklaşık olarak 175°C’dir. PLA’nın işlenme sıcaklığı 185-190°C aralığındadır. Biyobozunur olan PLA polimeri biyomedikal uygulamalarda kullanılan en önemli poliesterdir. PLA’nın medikal uygulamaları insan vücuduyla olan uyumluluğuna ve biyobozunurluğuna dayanmaktadır. PLA biyobozunurluk özelliğinden dolayı, kontrollü ilaç salınım sistemlerinde de kullanımı söz konusudur. PLA kimyasal yapısı Şekil 1.2.’de bulunmaktadır.
Nitekim ilaç ve aşı uygulamalarının yanı sıra maske, mesafe ve temizlik ile virüslere karşı koruma sağlanılması gerçekleştirilse de koruyucu önlemler olarak kullandığımız boyaların da bir nevi antiviral etkilerinin olmasını beklemekteyiz. Böylelikle boyanın yer aldığı alanlarda virüs bulaşı riski minimuma indirilmektedir. İşte bu amaçla çalışmamızda gümüş (Ag) nanopartikül içeren hem hidrofilik hem de hidrofobik kolloidal bir polimerik süspansiyon antiviral ajanı döner disk yöntemi ile üretilmesi sağlanacaktır.
2. Materyal ve Metot
2.1. Kullanılan Malzemeler
Gümüş (Ag) nanopartikül üretimi elektrohidrodinamik atomizasyon tekniği ile elde edilmitşir. Polivinilalkol (PVA) ve polilaktik asit (PLA) gibi polimerler, safsu, kloroform ve dimetilformamid Sigma/Aldrich firmasından temin edilmiştir.
2.2. Deneysel Plan ve Teknikler
2.2.1. Antiviral Çözeltilerin Hazırlanması
Tablo 2.1.’de yer alan değerlerde polimerlerin kaplanacağı Ag nanopartikül solüsyonları hazırlanmıştır.
2.2.2. Döner Disk Yöntemi ile Endüstriyel Boyalarda Kullanılacak Antiviral Ajan Üretimi
Döner disk yöntemi ile kolloidal antiviral ajan üretim parametreleri Tablo 2.2’de gösterilmektedir.
Tablo 2.2. Döner disk yöntemi ile kolloidal antiviral ajan üretimi için gerekli parametreler
Tüm numunelerde başarılı bir şekilde kolloidal antiviral ajan oluşumu gözlemlenmiştir. Polimerlere nazaran doğal yara iyileştiricilerin katılması ile nanofiber çapları incelmiştir. Döner disk yöntemi ile Ag içeren hidrofilik ve hidrofobik polimer kolloidal yapı eld edilmiştir. Çalışmadaki en uniform yapı %10 PVA-%5 Ag Nanopartikül-%10 PLA-%5 Ag Nanopartikül numunesinde gözlemlenmiştir. Endüstriyel boyalara katılarak boya sektöründe seçici özellikli boya yapıları ortaya çıkacak olup, fonksiyonel kullanım olanakları sağlanacaktır. Elde edilen sonuçlar üretilen polimerik matrisli kompozitlerin ideal bir antiviral ajan olarak endüstriyel boyalarda kullanımının yanı sıra sağlık, tekstil, gıda, tarım, filtrasyon, savunma gibi sektörlerde kullanılabilecektir.
Kaynaklar [1] Henderson, D.A. Principles and lessons from the smallpox eradication programme. Bull. World Health Organ. 1987, 65, 535–546. [2] Hull, H.F.; Ward, N.A.; Hull, B.P.; Milstien, J.B.; de Quadros, C. Paralytic poliomyelitis: Seasoned strategies, disappearing disease. Lancet 1994, 343, 1331– 1337. [3] Esteban, D. Mechanisms of viral emergence. Vet. Res. 2010, 41, 38 [4] Morones, J.R.; Elechiguerra, J.L.; Camacho, A.; Holt, K.; Kouri, J.B.; Ramírez, J.T.; Yacaman, M.J. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology 2005, 16, 2346–2353. [5] Buluş, E., Buluş, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production of polylactic acid-activated charcoal nanofiber membranes for COVID-19 pandemic by electrospinning technique and determination of filtration efficiency. Journal of Materials and Electronic Devices, 4(1), 21-26.
Erdi Buluş
Metalurji ve Malzeme Yüksek Mühendisi Malzeme Teknolojileri Uzmanı
İstanbul Arel Üniversitesi
ArelPOTKAM (Polimer Teknolojiler ve Kompozit Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Gülseren Sakarya Buluş
Uzman Hemşire
Silivri İlçe Sağlık Müdürlüğü
