Nanoteknoloji, manyetitlerin 1 ila 100 nm (metrenin bin milyonda biri) aralığında olduğu, yeni işlevler kazandığı cihaz ve sistemler bütünüdür. Nanopartiküller (NP’ler) şekil ve boyutlarına, faz bileşimlerine ve malzemenin doğasına göre 3 ana grupta sınıflandırılmaktadır. Şekil ve boyutlarına göre 0, 1, 2 ve 3 boyutlu olarak; faz bileşimine göre tek fazlı, çift fazlı ve çok fazlı olarak, malzemenin doğasına göre ise saf metaller, metalik oksitler, metalik lakojenitler, bimetalikler ve organik NP’ler şeklinde sınıflandırılmaktadır. Bu derleme kapsamında metalik NP’ler içerisinde yer alan gümüş nanopartiküllerden (AgNP’lerden) bahsedilecektir.
Metalik Nanopartiküller
Metalik NP’ler, 10 ile 100 nm arasında değişen kolloid bazlı NP’lerdir3. Genel olarak malzeme, elektronik, kozmetik, kaplama, paketleme ve biyoteknoloji alanlarında kullanılan metalik NP’ler güçlü metalik bağlarına sahip olduklarından dolayı zor bozunmaktadır. Üstün kaliteleri ve yüksek işlevsellik gibi özelliklerinden ötürü metalik NP’lerin son yıllardaki üretiminde önemli derecede artış görülmektedir. Metal NP’ler saf metal bazlı olanlar (altın (Au), gümüş(Ag), platin (Pt) vb.), manyetitler (Fe3O4, Fe2O3 vb.) ya da yarı iletkenler TiO2, ZnO), kalkojenitler (PbS, ZnSe) ve alaşım metaller (Zn-Ag, Pt-Ni vb.) olmak üzere dört sınıf altında incelenmektedir. Üretimde en sık kullanılan ve etkili olan metallere Ag, Au, çinko (Zn), bakır (Cu), demir (Fe), uranyum (U), zirkonyum (Zr), selenyum, (Se), Pt , tellür (Te), nikel (Ni) örnek gösterilmektedir. AgNP’ler metalik nanopartiküllerin içinde yer almaktadır.
Gümüş Nanopartiküller (AgNP)
AgNP’ler 1-100 nm boyutlarında olan gümüş nano yapılardır. AgNP’lerin malzeme laboratuvarlarında başlayan çalışmaları kimya, fizik, biyoloji ve biyomedikal mühendisliği ile birlikte diğer mühendislik dallarında kullanılmaktadır. AgNP’lerin katalitik aktivite, kimyasal kararlılık, yüksek elektriksel iletkenlik ile elektronik ve optik özellikler gösterdiği bilinmektedir. AgNP’lerin yüzey alanı, yüzey kaplaması, şekil, yüzey yükü, çözünme hızı gibi fizikokimyasal özellikleri biyolojik tesirlerinde önem arz etmektedir. Örneğin AgNP’ler üretiminde çeşitli Bacillus türlerinin kültür süpernatanları gibi biyolojik indirgeyici ajanların kullanılması küresel, çubuk, sekizgen, altıgen, üçgen, çiçek benzeri vb. gibi çeşitli şekillerde sentezlenebilmesine neden olmaktadır.
Ayrıca AgNP’lerin, antiplazmodiyal, antifungisit, antikanser, antioksidan, antiviral, antienflamatuar aktiviteleri ve kompozit lifler, süper iletken malzemeler gibi özellikler kullanılarak farmakolojik uygulamalar yapılmaktadır. Antibakteriyellik özellikleriyle AgNP’ler; tekstil, tarım, ilaç dağıtımı, endüstriyel amaçlar, elektronik bileşenler, gıda saklama kapları ve ambalajları, antiseptik spreyler ve biyomedikal alanında tıbbi araç gereçlerde (kateter, bandaj vb.) kullanımı gibi alanlarda geniş spektrumda çalışılabilmektedir. Bu uygulamaların yanı sıra biyomedikal alanında gümüş küresel parçacıklar, nanoteller, nanoküreler, nanoçubuklar ve nanolevhalar alt tipler olarak kullanılmaktadır.
Sentez Yöntemleri
Yukarıdan Aşağı Yöntemi (Top to Bottom)
Fiziksel tekniklerden olan öğütme ve püskürtme, termal/lazer ablasyon vb. gibi teknikler ile büyük parçadan küçük parçaya doğru gidilerek ve tanecik boyutunu küçültmek amaçlanmaktadır. Fiziksel tekniklerde atmosferik basınçta olan bir tüp fırın kullanılmaktadır. Daha önceki teknolojilerde kullanıldığı için yakın zamanda dezavantajları ortaya çıkmıştır; bunlar, tüp fırın kullanımı için geniş bir alana ihtiyaç duyulması, kullanımında çevre sıcaklığını yükseltmesi ve ön ısıtmaya ihtiyaç duymasından dolayı enerji tüketimini artırması sayılabilmektedir. Bu yöntemde, nanopartiküllerin çoğaltılması zor olduğu, oluşan ürünler de kısa raf ömrüne sahip olduğu, aynı ürünün yüzey özelliklerine bağımlı olduğu ve stabilite sağlanamadığı için alternatif yöntemler araştırılmaktadır.
Aşağıdan Yukarıya Yöntemi (Bottom to Top)
Aşağıdan yukarıya metodunda ise yukarıdan aşağıya metodunun tersi uygulanıp kimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Büyük malzemeleri öğütmek yerine küçük parçalar ortaya çıkarmak ve atomların kendi kendine bir araya gelip nano boyuta ulaşmaları amaçlanmaktadır. Sık kullanılan yukarıdan aşağıya metotları arasında atomik yoğunlaşma, elektrokimyasal çöktürme,sol-jel işlemi, sprey hidroliz, aerosol, piroliz, biyo-indirgeme ve kimyasal buhar biriktirme işlemleri bulunmaktadır. En önemli avantajı ise kısa sürede çok miktarda nanoparçacık üretilebilmesidir. Bu yöntem, kimyasal içermelerinden dolayı tehlike oluşturduğu için yeni çevre dostu, kolay, düşük maliyetli ve toksisitesi düşük bir yöntem olan yeşil biyosentez yöntemi oluşturulmuştur. Sentez yöntemleri için farklı sınıflandırma çeşitleri kullanılmaktadır. Aşağıdan yukarı ve yukarıdan aşağıya yöntemlerinin yanı sıra AgNP’ler üç ana başlık olarak fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler şeklinde de sınıflandırılmaktadır. Biyolojik yöntemler, bitkilere, bakterilere ve mantarlara dayalı olmak üç yöntemde sentezlenmektedir. Bu sentezleme yöntemlerinin farklı avantaj ve dezavantajları da bulunmaktadır.
