Ofloxacin antibiyotiklerine karşı etkili adsorbentler olarak amorf Ce-MOF’ların yeşil sentezi

İlaç bulaşmış suyun temizlenmesi neden önemli

Antibiyotik izleri artık, insanların ve hayvanların aldığı ilaçların vücutta tam olarak parçalanmaması nedeniyle, giderek rutin biçimde nehirlerde, göllerde ve hatta içme suyunda bulunuyor. Yaygın olarak kullanılan ilaçlardan biri olan ofloksasin çevrede kalıcı olabilir, sucul yaşamı olumsuz etkileyebilir ve antibiyotik direncini artırabilir. Bu çalışma, ofloksasini sudan verimli biçimde süzebilen yeni ve çevre dostu bir malzemeyi araştırıyor; üstelik bu malzeme mevcut seçeneklere kıyasla daha basit ve daha yeşil bir üretim sürecine sahip.

Metal ve organik parçalarla küçük süngerler inşa etmek

Bu çalışmanın merkezindeki malzemelere metal–organik kafesler (MOF’lar) denir. Metal atomlarının organik moleküllerle bağlanarak kurduğu bir iskele gibi inşa edilirler; bu, yüksek iç yüzey alanı ve kirleticilerin yakalanabileceği küçük gözenekler oluşturur. Geleneksel olarak MOF’lar organik çözücüler ve ısı kullanılarak elde edilen düzenli kristaller şeklindedir. Bu çalışmada araştırıcılar ise uzun menzilli düzene sahip olmayan, yine de temel metal–organik bağlantıları koruyan sezyum (Ce) bazlı “amorf” MOF’lara odaklandı. Amorf versiyonlar büyük ölçekli üretimde daha kolay olabilir, mekanik olarak daha dayanıklı olabilir ve kirleticiler için ek bağlanma noktası sunan kusur sahaları bakımından zengin olabilir.

Sadece su kullanan yeşil bir tarif

Bu amorf seryum MOF’ları yapmak için ekip, hem inşa etme hem de etkinleştirme aşamalarında yalnızca suyu çözücü olarak kullanan oda sıcaklığında bir yöntem geliştirdi. Bir sezyum tuzunu, çerçeve oluşumunu kolaylaştıran bir tuz içeren suda bir organik bağlayıcı ile karıştırdılar. Çözünmemiş bağlayıcının nasıl işlendiğini ve yıkama sırasında hangi sıvıların kullanıldığını ayarlayarak farklı gözenek boyutları ve yüzey alanlarına sahip çeşitli varyantlar elde ettiler. Önemli bir hile, çözünmeyen bağlayıcı parçacıklarını filtreleyerek gözenekleri tıkamamalarını sağlamaktı. X-ışını kırınımı ve kızılötesi spektroskopi ile yapılan testler, ürünlerin gerçekten amorf olduğunu ancak yine de kristalli akranlarında bulunan temel kimyasal yapı taşlarını koruduğunu doğruladı.

Yeni süngerler ofloksasini ne kadar iyi yakalıyor

Ardından araştırmacılar, amorf MOF’ların her birini adsorbent—sudan molekülleri yakalayabilen bir malzeme—olarak, model bir kirletici olarak ofloksasin kullanarak test ettiler. Azot gazı adsorpsiyon ölçümleri, parçacıkların ofloksasin moleküllerinin girip dolaşabileceği yeterince büyük mezogözeneklere sahip olduğunu gösterdi. Farklı örnekler arasında Ce-MOF-A-2 etiketi en uygun gözenek boyutu ve yüzey alanı dengesini yakaladı. Oda sıcaklığına yakın ve nötr su pH’ına yakın koşullar altında, malzemenin deneysel olarak yaklaşık 139 miligram ofloksasin/gram malzeme kapasitesine kadar emdiği bulundu. Ofloksasinin ne kadar hızlı ve ne kadar güçlü bağlandığına dair analizler, yüzeyde ve gözeneklerde tekdüze bir moleküler tabaka oluştuğunu ve sürecin basit fiziksel tuzaklanmadan ziyade kimyasal etkileşimlerle kontrol edildiğini öne sürdü. Önemli olarak, verilerden hesaplanan maksimum kapasite karşılaştırılabilir bir kristalli MOF’un biraz üstündeydi ve yaygın bir standart olan aktif karbonunkinin iki katından fazla çıktı.

Yakalama ve salımı ne kontrol ediyor

Gerçek atık su koşullarını taklit etmek için ekip, pH, çözünmüş tuzlar ve sıcaklığın performansı nasıl etkilediğini inceledi. Malzeme, ofloksasinin kısmen yüklü halde bulunduğu ve MOF yüzeyinin hafif negatif yük taşıdığı nötr pH’a yakın koşullarda en iyi çalıştı. Bu koşullar altında birkaç kuvvet birlikte etki etti: zayıf yük çekimleri, hidrojen bağları, ilacın halka yapılarının organik çerçeveyle istiflenmesi ve gözeneklerin dolması. Yaygın tuz ilavesi, ofloksasinin suda kalmasını daha az tercih edilir hale getirerek onu MOF’a doğru itmesiyle giderimi daha da artırdı. Daha yüksek sıcaklıklar da emilimi artırdı; bu da adsorpsiyon sürecinin ek termal enerjiden yararlandığını gösterdi. Malzeme, yıkama sonrası birkaç kez yeniden kullanılabildi; gözeneklerde sıkışan ilaç molekülleri nedeniyle bir miktar kapasite kaybı oldu, ancak genel yapı ve termal kararlılık büyük ölçüde korundu.

Bu, daha güvenli su için ne anlama geliyor

Günlük bir dille ifade edilirse, çalışma oda sıcaklığında ve yalnızca su kullanılarak yüksek verimli antibiyotik kirliliği “moleküler süngerleri” üretmenin mümkün olduğunu gösteriyor. En iyi performans gösteren amorf sezyum MOF, birçok kristalli MOF’tan daha fazla ofloksasin yakaladı ve aktif karbondan çok daha üstündü; ayrıca stabil kaldı ve kısmen yeniden kullanılabildi. Yöntem zararsız bileşenlere dayanıp sert koşullardan kaçındığı için, kolonlara veya kartuşlara doldurulabilecek gelişmiş filtrelerin maliyet-etkin üretimine işaret ediyor. Ölçeklendirilirse, bu şekilde yeşil üretimle elde edilen amorf MOF’lar, insanların ve diğer canlıların bağımlı olduğu sudan farmasötik kalıntıları uzak tutmaya yardımcı olabilecek güçlü araçlar haline gelebilir.

Atıf: Molavi, H., Saeedi, S. & Ghorbani, A. Green synthesis of amorphous Ce-MOFs as efficient adsorbents towards Ofloxacin antibiotics. Sci Rep 16, 11322 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42188-6

Anahtar kelimeler: su arıtımı, antibiyotik uzaklaştırma, metal-organik kafesler, yeşil sentez, ofloksasin