FeS2 nanopartiküllerinin antibakteriyel fototerapi özelliklerinin geliştirilmesine yönelik yeni yaklaşımlar
New strategies for enhanced antibacterial phototherapy properties of FeS2 nanoparticles
- Tez No: 947070
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLCİHAN GÜZEL KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
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.
Özet (Çeviri)
In recent years, the increasing prevalence of antibiotic resistance has rendered conventional treatment methods inadequate, thereby intensifying the need for non–antibiotic therapeutic approaches. In this context, phototherapy has emerged as a promising, non–invasive, and targeted treatment. However, the therapeutic efficiency of phototherapeutic agents is considerably dependent on the optical, physical, and surface properties of the materials. Accordingly, semiconductor materials such as iron disulfide FeS2, which are non–toxic, cost–effective, abundant in nature, and capable of broad–spectrum light absorption, offer significant advantages. In this thesis study, two innovative strategies were developed and systematically investigated to enhance the antibacterial phototherapy efficiency of FeS2 nanoparticles. The first strategy involves the construction of a p–n type FeS2/WS2 heterostructure by combining FeS2 nanoparticles with n–type semiconductor tungsten disulfide (WS2) to enhance their photodynamic effect. This heterostructure suppresses the recombination of photo–excited electron–hole pairs and increases the generation of reactive oxygen species (ROS), leading a significant improvement in both photodynamic and photothermal efficiency. The heterostructure containing 30 wt.% WS2 exhibited a photothermal conversion efficiency of 52.6%, and its antibacterial activity with the concentration of 100 μg mL-1 was determined to be 99.4% and 100% against E. coli and S. aureus, respectively The second strategy involves the surface modification of the FeS2 nanoparticles using ε–poly–L–lysine, a cationic and water–soluble biopolymer, to enhance interactions between bacteria and material with reducing agglomeration tendency. The surface modification increased the surface charge of the nanoparticles resulting in improved colloidal stability and strengthened electrostatic interactions with bacteria cells. The modified structures achieved photothermal efficiency of up to 65.5%, exhibited enhanced ROS production, and provided over 99% inactivation of both bacterial species at a material concentration of 125 μg mL-1. The findings demonstrate that both strategies significantly improved the antibacterial phototherapy performance of FeS2 nanoparticles.
Benzer Tezler
- Stokiyometrik olmayan FeS₂ nanopartiküllerin sentezi ve antibakteriyel fototerapi uygulamalarında kullanımı
Synthesis of non-stoichiometric FeS₂ nanoparticles and their applications in antibacterial phototherapy
AHMED AL-SARORI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriKonya Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL CİHAN KAYA
- Prit (FeS2) maddesinin odunda emprenye edilebilme özelliği ve bazı teknolojik özelliklerin e etkileri
Pyrite (FeS2) material the feature ability to be impregnated on wood and effects on some technological properties
FULYA KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Ağaç İşleriArtvin Çoruh ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN PEKER
- Geçirgen reaktif bariyerlerde su sertliği ve hümik maddelerin pirit ile krom(VI) arıtımına etkisi
The effects of humic substances and water hardness on Cr(VI) treatment using pyrite in permeable reactive barriers
MUHAMMET SAMET BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇETİN KANTAR
- Grafen tabanlı demir sülfür (FeS2) ince film yarıiletkeninin sentezlenerek yapısal optiksel karakterizasyonunun yapılması ve boya ile duyarlı güneş hücrelerinde karşıt elektrot olarak kullanılması
Synthesis of grafen based iron sulfur (FeS2) thin film semiconductor for investigating the structural and optical characterization and using as a counter electrode in dye sensitized solar cells
MANSUR AŞGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM KILIÇ
- Use of waste pyrite from mineral processing plants in soil remediation
Cevher zenginleştirme tesisi atık piritlerinin toprak ıslahında kullanılması
GÜLŞEN AYDIN
Doktora
İngilizce
2011
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. ALİ İHSAN AROL