Antibakteriyel Tekstil Üretiminde Sıkça Kullanılan Gümüşün Etki Mekanizması ve Toksisitesi
Ağır metallerin mikroorganizmalara karşı toksik etki gösterdikleri bilinmektedir. Ancak ağır metal iyonlarının pek çoğu mikroorganizmaları öldürmesine rağmen toksik, alerjik etki yaratmaları ve çevresel sorunlara yol açmaları nedeniyle tekstil endüstrisinde kullanılamamaktadır. Gümüş ise yüzyıllardır tedavi amacıyla ve antibakteriyel tekstil üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede tekstil endüstrisinde çok kullanılanve sayısız çalışmaya konu olan gümüşün, antibakteriyel etki mekanizması ve toksisitesi anlatılmaktadır.
Tekstil materyalleri üzerinde mikroorganizmaların gelişmesi ve çoğalması hem tekstil materyalinin kendisi hem de giyen için istenmeyen etkilere yol açmaktadır. Mikroorganizmaların kontrolsüz çoğalması tekstil materyalinde renk ve koku bozukluklarına neden olmakta, mekanik mukavemet özelliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Aynı zamanda mikroorganizmaların taşınmasını ve gelişmesini sağlayarak enfeksiyonların yayılmasına yol açmaktadır.
Tüketicilerin hijyene ve aktif yaşam biçimine olan bakışı, antimikrobiyal tekstiller için hızla yükselen bir piyasa oluşturmuştur. Batı Avrupa’da antimikrobiyal tekstil üretimi 2001-2005 yılları arasında her yıl % 15’lik bir artış göstermiştir. Bu durum antimikrobiyal tekstillerin tüm tekstil ürünleri arasında hem miktar hem de pay olarak önemli bir yerinin olduğunu göstermektedir. Yaygın olarak hastaneler, çocuk yuvaları, oteller gibi kalabalık ve topluma açık yerlerde kullanılmakta olan antimikrobiyal tekstillerin kullanım alanları her geçen gün artmaktadır. Hastane tekstillerinin yanı sıra gelişmiş ülkelerde günlük hayatta önemli oranlarda antimikrobiyal tekstil ürünleri kullanılmaktadır. Ayrıca dış ortam tekstilleri, hava filtreleri, otomotiv tekstilleri, ev tekstilleri ve medikal tekstiller pazarında önemli artışlar beklenmektedir.
Tekstil endüstrisinde antimikrobiyal bitim işlemlerinde çok çeşitli kimyasal maddeler kullanılmaktadır. Bu maddeler içerisinde metal ve metal tuzları ile bitim işlemleri önemli bir yere sahiptirler. Çoğu ağır metalin düşük konsantrasyonlarının bile mikroorganizmalar için toksik oldukları bilinmektedir. Bakır , çinko , ve kobalt gibi diğer metaller de tekstil endüstrisinde antimikrobiyal madde olarak kullanılmaktadır, ancak gümüş yara örtüleri başta olmak üzere en yaygın olarak kullanılan metaldir. Gümüşün bu denli yaygın kullanımını güçlü antimikrobiyal özelliği, düşük toksisitesi ve bakteriyel direnç gelişme riskinin son derece düşük olması sağlamaktadır.
ANTİMİKROBİYAL MADDE OLARAK GÜMÜŞ
Gümüş; antibakteriyel, antifungal ve antiviral özellikleri ile geniş spektrumlu bir antimikrobiyal madde olarak yüzyıllardır pek çok alanda güvenle kullanılmaktadır. Gümüş; metalik gümüş, gümüş nitrat ve gümüş sülfadiazin formlarında uzun yıllardır yanıkların, yaraların ve çok sayıda bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılmaktadır . Bakır, çinko, titanyum, altın gibi diğer metal iyonlarının da antimikrobiyal özellikte oldukları bilinmektedir, ancak bakterilere, virüslere ve diğer ökaryotik mikroorganizmalara karşı en iyi etkinliği gümüş göstermektedir. Gümüşün antibakteriyel madde olarak çok önemli avantajları bulunmaktadır. Bu avantajlar; gümüşün çok geniş spektrumlu bir antibiyotik olması, gümüşe bakteri direncinin neredeyse hiç bulunmaması ve düşük konsantrasyonlarda toksik olmamasıdır.Gümüşün, su dezenfeksiyonunda, yanıkların ve kronik ülserlerin tedavisinde kullanımının milattan önce 1000’li yıllara kadar uzandığı bilinmektedir. Literatürde, 1800’lü yıllarda gümüşün göz damlası olarak kullanıldığı, daha sonra penisilinin bulunmasıyla beraber kullanımın azaldığı ancak 1960’lı yıllarda % 0,5’lik gümüş nitrat çözeltisinin yanık tedavisinde tekrar yaygın olarak kullanılmaya başlanıldığından bahsedilmektedir. Bu yıllarda gümüşün Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ve Escherichia coli gibi bakterilere karşı etkinliği kanıtlanmıştır. 1968 yılında gümüş nitrat sülfonomidle kombine edilerek gümüş sülfadiazin krem elde edilmiştir. Bu krem pek çok mikroorganizmaya karşı etkili olması nedeniyle yanık tedavisinde yaygın olarak kullanılmıştır. Literatürde gümüş sülfadiazinin E.coli, S.aureus, Klesiella sp. ve Pseudomonas sp. gibi bakterilere karşı etkin olduğu ayrıca antifungal ve antiviral etkinliklere de sahip olduğundan bahsedilmektedir [9]. % 1’lik gümüş nitrat çözeltisi halen yenidoğan bebeklerde çeşitli amaçlarla göz antiseptiği olarak kullanılmaktadır . Günümüzde antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı farklı miktarlarda gümüş içeren yara örtüleri kullanılmaktadır .
Tıbbi amaçlı kullanılan gümüş solüsyonlarında % 0,5’den daha yüksek konsantrasyonlar genellikle tercih edilmemektedir. Bu konsantrasyonlarda ise gümüş alerjisi rapor edilmemektedir. Ancak geniş yaralarda yüksek miktarda gümüş iyonu içeren yara örtüleri kullanıldığında argiroz denilen ciltte ve mukozada mavimsi ve esmer lezyonların oluşması şeklinde ortaya çıkan bir hastalığa rastlanabilmektedir. Bu hastalığa uzun süre açık yaradan gümüş iyonlarının vücuda alınması neden olmaktadır . Metalik haldeki gümüş aslında inert haldedir ancak ciltle temas ettiğinde, cilt üzerindeki nem ve yaranın sıvısı onu iyonize hale getirmektedir. İyonize gümüş son derece reaktiftir. Doku proteinlerine bağlanarak bakteriyel hücre duvarında ve daha sonra da nükleer zarda yapısal değişiklere neden olarak mikroorganizmanın ölümüne yol açmaktadır
Gümüş sülfadiazin gümüş ve sülfadiazinin kombinasyonundan oluşmaktadır ve geniş spektrumlu bir antimikrobiyal maddedir. Gümüş sülfadiazin DNA yapısına zarar vererek mikroorganizmayı öldürmektedir .
GÜMÜŞÜN ETKİ MEKANİZMASI VE TOKSİSİTESİ
Gümüşün mikroorganizmaları öldürme mekanizması halen çok net açıklanamamaktadır. Metalik gümüşün, gümüş iyonlarının ve gümüş nano partiküllerin bakteri hücresinde meydana getirdiği morfolojik ve yapısal değişiklikler incelenerek mekanizma daha net anlaşılmaya çalışılmaktadır. Yapılan çalışmalar ışığında gümüşün bakteri hücre duvarına ve hücre zarına bağlandığı, tiyol grupları ile etkileşerek solunum enzimlerini inhibe ettiği ve böylece mikroorganizmanın ölümüne yol açtığı bilinmektedir.
Liau ve arkadaşlarının 1997 yılında yaptıkları çalışmada tiol (-SH) grupları içeren aminoasitler ile içermeyen aminoasitlere gümüş iyonlarının etkisi incelenmiştir. Çalışmada tiol grubu içeren aminoasitlerde gümüş iyonlarının tiol gruplarına bağlandıkları net bir şekilde açıklanmıştır . Feng ve arkadaşlarının 2000 yılında yaptıkları bir çalışmada gümüş iyonlarının gram-pozitif S.Aureus ve gram-negatif E.Coli bakterileri üzerinde meydana getirdiği morfolojik değişimler incelenmiştir. Çalışmada iyon kaynağı olarak AgNO3 kullanılmıştır. Gram-pozitif S.Aureus’un tipik bir pozitif bakteri olarak sahip olduğu kalın hücre duvarı nedeniyle gümüş iyonlarına daha iyi direnç gösterebildiği görülmüştür. Yine çalışmada kendisini sadece serbest haldeyken kopyalayabilen DNA’nın hücre içerisinde daha yoğun forma dönüştüğü bu durumun DNA’nın kendisini kopyalama yeteneğini kaybettiğini gösterdiği bildirilmektedir.
Holt ve arkadaşları 2005 yılındaki çalışmalarında, ortamdaki potasyum miktarındaki artışın gümüşün mikroorganizmalara karşı olan toksikliğini artırdığını rapor etmişlerdir.Li ve arkadaşlarının 2010 yılında yaptıkları bir çalışmada gümüş nano partiküllerinin E.Coli üzerinde antibakteriyel etki mekanizması incelenmiştir. Bu çalışmada gümüş nano partiküllerinin öncelikle hücre zarının yapısını bozarak hücre içine girdikleri, daha sonra solunum enzimlerini, sistine ait tiol (-SH) gruplarındaki hidrojen atomlarının yerlerini değiştirerek (-S-Ag-) inhibe ettikleri rapor edilmiştir. Hücre zarı geçirgenliği bozulan ve solunum yapamayan bakterinin gelişmesi ve çoğalması durmaktadır .
Nano gümüş partiküllerinin antimikrobiyal etki mekanizması hakkında pek çok çalışma yapılmaktadır ancak toksisitesi hakkında yeterli çalışma bulunmamaktadır. In vitro koşullarda yapılan sınırlı sayıda çalışma nano gümüş partiküllerinin konvansiyonel gümüşe ve diğer ağır metallerin nano formlarına oranla çok daha toksik olduklarını göstermektedir [9,18]. Şekilleri, partikül büyüklükleri, kristaliniteleri, yüzey özellikleri, ortam nemi, ortam pH’ı, ortamda bulunan katyonlar ve derişimleri gümüş nano partiküllerin toksisitesini etkileyen faktörler arasında bulunmaktadır [19]. In vitro çalışmalar nano gümüş partiküllerinin memelilerde beyin, karaciğer ve üreme hücrelerinde hasarlar meydana getirdiğini ortaya koymaktadır. FDA 1999 yılında, mikro ya da nano partiküller içeren koloidal gümüş çözeltilerinin kullanımının nörolojik problemlere, baş ağrısına, cilt irritasyonuna, halsizliğe, mide rahatsızlıklarına ve böbrek rahatsızlıklarına yol açabileceği konusunda uyarmıştır. Ayrıca gümüş nano partikülerinin ırmak, göl, ve yer altı sularına karışarak besin zincirine ulaşması ile hem doğanın hem de ekosistemi oluşturan tüm canlıların bundan etkileneceği rapor edilmektedir. Son yıllarda üretilen, nano gümüş teknolojisi kullanılan çamaşır makineleri de bu bağlamda sakıncalı bulunmaktadır. Bu konunun daha fazla aydınlatılabilmesi için, çok sayıda, üreticiler tarafından desteklenmeyen bağımsız hayvansal ve kliniksel çalışmaların yapılması gerekmektedir.
SONUÇ VE ÖNERİLER
Mikroorganizmaların tekstil materyali üzerinde kontrolsüz çoğalması, tekstil materyali üzerinde renk değişimi, kötü koku, tutum özelliklerinin kötüleşmesi, performans özelliklerinin olumsuz etkilenmesi gibi pek çok istenmeyen sonuca neden olmaktadır. İnsan sağlığı açısından bakıldığında ise özellikle hastanelerde, mikroorganizmaların taşınması ile enfeksiyonun yayılması sonucunu doğurmaktadır. Bu durum antimikrobiyal tekstil ürünlerini daha çok üretilir ve kullanılır hale getirmektedir. Antimikrobiyal tekstiller ilk kullanılmaya başlandıklarında kullanımları sadece toplu yaşam alanları ile sınırlı iken günümüzde, kişisel kullanım, giysi, ev tekstili, bebek tekstil ürünleri ve ev hayvanları için tekstil ürünleri şeklinde de kullanımları çeşitlenmiş ve artmıştır. Ancak şu da gözden kaçırılmamalıdır ki, antibakteriyel etkinlik elde etmek için kullanılan kimyasalların kısa ya da uzun vadede insan sağlığı ve çevre açısından sakıncaları ortaya çıkabilir.
Antimikrobiyal tekstiller ve uygulamalar her geçen gün daha da çok önem kazanmaktadır. Ancak antimikrobiyal işlemin deri florasına zarar vermemesi, alerjen ve toksik etki yaratmaması ve çevresel zarara neden olmaması gerekmektedir. Son yıllarda gümüş nano partiküllerinin yara örtülerinde, medikal aletlerin kaplanmasında, doku iskelelerinde, su arıtım sistemlerinde, kişisel bakım ürünlerinde ve tekstil ürünlerinde kullanımı hızla artmaktadır. Antibiyotiğe dirençli bakterilerin neden olduğu enfekte yaraların tedavisinde gümüş içerikli yara örtüleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Gümüş içerikli yara örtülerinde gümüş konsantrasyonu ve dağılımı, gümüş salınım mekanizması gibi özellikler tedavide önem arz etmektedir. Gümüş nano partiküllerinin artan yüzey alanı ve çözeltide daha iyi çözünebilme gibi özellikleri nedeniyle konvansiyonel gümüş iyonlarına oranla daha avantajlı oldukları söylenmekle beraber nano gümüş partiküllerinin toksisitesi ve güvenilirliği hakkında pek çok soru işareti bulunmaktadır.
Antimikrobiyal tekstillerin kullanımı konusunda toplum bilinçlendirilmelidir. Antimikrobiyal tekstiller, gerçekten gerekli kişi ve durumlarda kullanılmalı fayda-zarar analizi bu bağlamda iyi yapılmalıdır.
teknolojikarastirmalar.com
