FeS2 nanopartiküllerinin antibakteriyel fototerapi özelliklerinin geliştirilmesine yönelik yeni yaklaşımlar

Son yıllarda, artan antibiyotik direnci, geleneksel tedavi yöntemlerini yetersiz kılmakta ve antibiyotik kullanılmayan tedavi yöntemlerine olan ihtiyacı giderek artırmaktadır. Fototerapi bu noktada canlı hücrelere zarar vermeyen ve hedefe yönelik bir yöntem olarak ön plana çıkmaktadır. Ancak, fototerapötik malzemelerin etkinliği büyük oranda malzemenin optik, fiziksel ve yüzeysel özelliklerine bağlı kalmaktadır. Bu doğrultuda, FeS2 gibi düşük toksisite ve geniş spektrumlu ışık absorpsiyonuna sahip, bol bulunan ve düşük maliyetli yarı iletken malzemeler önemli avantajlar sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, demir disülfür (FeS2) nanopartiküllerinin antibakteriyel fototerapi uygulamalarındaki etkinliğini artırmaya yönelik iki yenilikçi strateji geliştirilmiştir. İlk strateji, FeS2 nanoparçacıklarının fotodinamik etkinliğini artırmak amacıyla n–tipi bir yarı iletken olan tungsten disülfür (WS2) ile birlikte sentezlenerek p–n tipi FeS2/WS2 heteroyapısının oluşturulmasıdır. Bu heteroyapı, foto–uyarılmış elektron–boşluk çiftlerinin yeniden birleşmesini azaltarak reaktif oksijen türlerinin (ROS) oluşumunu artırmış ve böylece hem fotodinamik hem de fototermal etkide artış sağlamıştır. Heteroyapının ağırlıkça %30 WS2 içeren formunun fototermal dönüşüm verimliliği %52,6 olarak hesaplanmıştır. 100 μg mL–1 malzeme derişiminde antibakteriyel fototerapi aktivitesi ise E. coli ve S. aureus için sırasıyla %99,4 ve %100 olarak tespit edilmiştir. İkinci strateji, FeS2 nanopartiküllerinin aglomerasyonunu engelleyerek bakteri ile etkileşimini arttırmak amacıyla ε–poli–L–lizin ile yüzey modifikasyonunun gerçekleştirilmesidir. Katyonik ve suda çözünebilen bu biyopolimer, nanopartiküllerin yüzey yükünü artırarak daha iyi süspansiyon kararlılığı sağlamış ve malzemenin bakteri hücresi ile elektrostatik etkileşimi güçlendirmiştir. Bu yapıların fototermal verimliliği %65,5'e ulaşmış ve ROS üretimi artmıştır. Antibakteriyel aktivite açısından 125 μg mL–1 malzeme derişiminde her iki bakteri türü için %99'un üzerinde inaktivasyon sağlanmıştır. Elde edilen bulgular, her iki yaklaşımın FeS2 nanopartiküllerinin antibakteriyel fototerapi uygulamalarındaki etkinliğini artırdığını göstermektedir.