Stokiyometrik olmayan FeS₂ nanopartiküllerin sentezi ve antibakteriyel fototerapi uygulamalarında kullanımı

Bakterilerdeki antibiyotik direnci, küresel ölçekte ciddi bir sorun teşkil etmekte olup, antibiyotik içermeyen antibakteriyel stratejilerin geliştirilmesine yönelik ilginin artmasına neden olmuştur. Son araştırmalar, özellikle fototermal, fotodinamik, gaz tedavisi ve kemoterapi gibi çeşitli yöntemleri birleştiren çok yönlü antibakteriyel terapilerin, artan antibakteriyel etkinlikleri nedeniyle dikkat çektiğini göstermektedir. Metal kalkojenit nanopartiküllerin hem fotodinamik hem de fototermal etki göstermesi ve farklı bakteri türlerine karşı etkili olması bu malzemeleri bu alanda ön plana çıkarmıştır. Bu tez çalışmasında toksik olmayan, çevre duyarlı, hidrofilik ve hem fotodinamik hem de fototermal etki gösterdiği bilinen FeS₂ nanopartiküllerinin sıcak besleme yöntemi ile sentezlenmesi ve antibakteriyel özelliklerinin araştırılması üzerine odaklanılmıştır. Öncelikle, FeS₂ sentez parametreleri optimize edilmiş sonrasında farklı stokiyometrilerde FeS2 nanopartikülleri sentezlenerek üretilen partiküllerin kristal yapı, morfoloji ve optik özellikleri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Stokiyometrik olmayan FeS₂ nanopartikülleri, sentez sırasında öncül maddelerin (Fe kaynağı ve S kaynağı) molar oranları değiştirilerek elde edilmiştir. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi, Fe kaynağı ile S kaynağı oranlarının 1/6, 1/8, 1/10 ve 1/12 olduğu örnekler için Fe/S oranlarının sırasıyla 1.012:2, 0.960:2, 0.905:2 ve 0.900:2 olduğunu ortaya çıkarmıştır. 808 nm yakın kızılötesi (NIR) ışık altında yapılan fototermal testler, Fe/S oranlarının 1.012:2, 0.960:2, 0.905:2 ve 0.900:2 olduğu numunelerde sıcaklığın sırası ile 48, 49, 51, ve 53 ºC'lere çıktığını göstermiştir. Kristal içi kusur oranının artması fototermal etkiyi arttırırken, fotodinamik etkiyi azaltmıştır. Fe/S oranı 0.900:2 olan numune için fototermal dönüşüm verimi saf suda %44,3, fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) çözeltisinde ise %52,6 olarak hesaplanmıştır. İn vitro antibakteriyel aktivite testleri, stokiyometrik olmayan FeS2 nanopartiküllerinin, Escherichia coli (%98,00 inaktivasyon, 100 μg mL-1) ve Staphylococcus aureus (%99,89 inaktivasyon, 125 μg mL⁻¹) karşısında ROS üretimi ve hipertermi etkisinin sinerjik etkilerinden dolayı güçlü antibakteriyel aktivite sergilediğini göstermiştir. Bu bulgular, stokiyometrik olmayan FeS₂ nanopartiküllerinin, özellikle NIR ışığı altında bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde yüksek potansiyele sahip antibakteriyel malzemeler olarak değerlendirilebileceğini kanıtlamıştır.