Klinik şartlarda fotoredüksiyon ile in situ, hızlı ve stabil gümüş nanopartikül sentezi ve antimikrobiyal etkinliğinin değerlendirilmesi
In situ, fast and stable silver nanoparticle synthesis via photoreducti̇on in clinical conditions and evaluation of their antimicrobial activity
Yazar: NUR SULTAN GÜNDEŞ
Danışman: DOÇ. DR. ZEYNEP ASLI ÖZKAYA
Erciyes Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Pedodonti Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Bu tez çalışmasında diş hekimliğinde kullanılmak üzere klinik şartlarda fotoredüksiyon ile yeşil sentez yöntemi ile hızlı, stabil, antimikrobiyal gümüş nanopartikül (ant@AgNP) üretimi amaçlanmıştır.
Bu çalışmada kırmızı lahana (Brassica oleracea var. capitata rubra) ektresinden (RCE) LED (Light Emitted Diode) aracılı (VALO LED ışık cihazı, Ultradent Products, ABD) fotoredüksiyonla saniyeler içerisinde, tek aşamada, in situ, eş zamanlı ant@AgNP sentezlendi. Sentezlenen ant@AgNP'ler, Ultraviyole ve görünür ışık (UV-Vis) absorbsiyon spektroskopisi, Taramalı Transmisyon Elektron Mikroskobu (STEM), Enerji Dağılımlı X Işını Spektrometresi (EDX), Fourier Dönüşümü Kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, Dinamik ışık saçılımı (DLS) ve Zeta Potansiyel (ZP) analizleri ile karakterize edildi. Sentezlediğimiz ant@AgNP'lerin antimikrobiyal aktiviteleri; Streptococcus mutans (S.mutans) ATCC (Amerikan Tipi Kültür Koleksiyonu) 25275, Enterococcus faecalis (E.faecalis) ATCC 29212, Staphylococcus aureus (S.aureus) ATCC 29213 ve Candida albicans (C.albicans) ATCC 90028 standart suşlarına karşı, Klinik Laboratuar Standartları Enstitüsü (CLSI) kılavuzları doğrultusunda sıvı mikrodilüsyon (SMD) yöntemiyle Minimum İnhibitör Konsantrasyon (MİK) ve Minimum Bakterisidal/Fungusidal Konsantrasyonlarının (MBK/MFK) tespiti ile belirlendi. Ayrıca SMD testi petrilere ekilerek negatif ve pozitif kontrollerin baz alınmasıyla koloni sayımı yapıldı ve yüzdelik inbisyon değerleri belirlendi. Antimikrobiyal etkinliğin kıyası için, %0,5 ağırlık/ağırlık (a/a) oranında RCE çözeltisi ve %2'lik Klorheksidin (CHX) (Microvem, Altun Sterilizasyon ve Medikal, Türkiye) solüsyonu kullanıldı.
VALO LED (Ultradent Products, ABD) aracılı fotoredüksiyonla sentezlenen ant@AgNP'ler STEM görüntülerinde 15-17 nm (nanometre) aralığında boyut dağılımı göstermiştir. DLS analizinde ise sentezlenen ant@AgNP'lerin hidrodinamik çapları çoğunlukla 25-30 nm olarak belirlenmiştir. Zeta potansiyel analizi ile ant@AgNP'lerin -23,5 mV (milivolt) yüzey yüküne sahip olduğu gözlemlenmiştir. Sentezlenen ant@AgNP'ler 100 ppm ve 75 ppm konsantrasyonlarda S.mutans ATCC 25275, E.faecalis ATCC 29212, S.aureus ATCC 29213 ve C.albicans ATCC 90028 üzerinde diş hekimliğinde rutin dezenfektan olan %2'lik CHX ile benzer  antimikrobiyal aktivite göstermiştir (p=0,9695 ve p=0,5695). Ant@AgNP'lerin (100 ppm ve 75 ppm konsantrasyonlarda) mikroorganizmalar arasındaki antimikrobiyal etkinlik sıralaması: C.albicans ATCC 90028> S.mutans ATCC 25275> S.aureus ATCC 29213> E.faecalis ATCC 29212 şeklindedir. Bu tez çalışmasının sonuçları, ileri in vitro çalışmalarla desteklendiğinde bu sentez yönteminin entegre edilebileceği aktivasyonunun klinik koşullarda gerçekleştirilebileceği çürük durdurucu, kavite dezenfektanı niteliğinde antimikrobiyal ajan geliştirilmesi açısından umut vericidir.

Abstract:
This thesis aimed to produce fast, stable, antimicrobial silver nanoparticles (ant@AgNP) through green synthesis via photoreduction under clinical conditions for use in dentistry.
In this study, ant@AgNP was synthesized simultaneously in situ single step, within seconds, from red cabbage (Brassica oleracea var. capitata rubra) extract (RCE) via LED (Light Emitted Diode) mediated photoreduction (VALO LED light device, Ultradent Products, USA). The synthesized ant@AgNPs were characterized by Ultraviolet and visible light (UV-Vis) absorption spectroscopy, Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM), Energy Dispersive X-Ray Spectrometry (EDX), Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, Dynamic light scattering (DLS) and Zeta Potential (ZP) analyses. The antimicrobial activities of the synthesized ant@AgNPs were evaluated against standard strains of Streptococcus mutans (S.mutans) ATCC (American Type Culture Collection) 25275, Enterococcus faecalis (E.faecalis) ATCC 29212, Staphylococcus aureus (S.aureus) ATCC 29213 and Candida albicans (C.albicans) ATCC 90028 using broth microdilution method according to the Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) guidelines by determining the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal/Fungicidal Concentration (MBC/MFC). In addition, colony counts were performed based on negative and positive controls by inoculating SMD test into petri dishes and percentage infection values were determined. For the comparison of antimicrobial activity, 0.5% weight/weight (w/w) RCE solution and 2% chlorhexidine (CHX) (Microvem, Altun Sterilization and Medikal, Türkiye) solution were used. 
The ant@AgNPs we synthesized via VALO LED (Ultradent Products, USA) mediated photoreduction showed a size distribution in the range of 15-17 nm (nanometer) in STEM images. In DLS analysis, the hydrodynamic diameters of the ant@AgNPs we synthesized were mostly determined as 25-30 nm. It was observed by Zeta Potential analysis that the ant@AgNPs we synthesized had a surface charge of-23.5 mV(millivolt). Synthesized ant@AgNPs at 100 ppm and 75 ppm concentrations showed similar antimicrobial activity as 2% CHX, which is a routine disinfectant in dentistry, on S.mutans ATCC 25275, E.faecalis ATCC 29212, S.aureus ATCC 29213 and C.albicans ATCC 90028 (p=0.9695 and p=0.5695). The order of antimicrobial activity of Ant@AgNPs at concentrations of 100 ppm and 75 ppm among the microorganisms is as follows: C. albicans ATCC 90028> S. mutans ATCC 25275> S. aureus ATCC 29213> E. faecalis ATCC 29212. 
The results of this study, when supported by advanced in vitro studies, are promising for the development of antimicrobial agents designed to arrest caries and to act as cavity disinfectants. These agents can be integrated into the synthesis method, and their activation can be performed under clinical conditions.