Antibakteriyel poliakrilonitril nanoliflerin geliştirilmesi

Abstract

Antibakteriyel poliakrilonitril (PAN) nanolifler alkali hidroliz ve ardından klorlama işlemleri yapılarak geliştirilmiştir. Hidroliz olmuş nanoliflerin nitril gruplarının kısmi hidrolizi ile elde edilen amid gruplarının klorlama yoluyla bir N-halamin prekürsoru olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Ham poliakrilonitril nanolifleri için hidroliz koşulları optimize edilmiş ve böylece yüzeyler üzerinde etkili antibakteriyel aktiviteler için yeterli klor yüklemesi yapılabilmiştir. Yapıdaki kimyasal ve fiziksel değişiklikler fouirer transform infrared spektroskopisi (FT-IR), termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile karakterize edilmiştir. Hidroliz olmuş nanoliflerin iyonik ve serbest radikalik mekanizmaları ile halkalaşmış olmasına rağmen, klorlanmış nanoliflerin sadece serbest radikal mekanizma ile halkalaşma gerçekleştirdiği bulunmuş ve halkalaşma sıcaklığının daha yüksek bir değerde başladığı gösterilerek kanıtlanmıştır. Diğer yandan, hidroliz ve klorlama işlemi, nanoliflerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde geliştirmiştir. Ayrıca, klorlu nanolifler, S. aureus ve E. coli'ye karşı yaklaşık 6 log inaktivasyon ile güçlü antibakteriyel aktiviteler sergilemiştir. Geliştirilen antibakteriyel PAN nanolifler, özellikle sağlık endüstrisinin çeşitli alanlarında kullanılmak için büyük bir potansiyele sahiptir.

Antibacterial polyacrylonitrile (PAN) nanofibers were developed by alkaline hydrolysis and subsequent chlorination. It was shown that the hydrolyzed nanofibers could serve as an N-halamine precursor through chlorination of the amide groups obtained by partial hydrolysis of the nitrile groups. The hydrolysis conditions were optimized, so that sufficient chlorine for effective antibacterial activities could be obtained on the surfaces. The chemical and physical structural changes were well characterized with fouirer transform infrared spektroscopy (FT-IR), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscope (SEM). It was found that even though the hydrolyzed nanofibers cyclized with ionic and free radical mechanisms, the chlorinated nanofibers cyclized with only free radical mechanism as evidenced by its higher onset of cyclization temperature. On the other hand, the hydrolysis and chlorination process significantly improved the mechanical properties of the nanofibers. Moreover, the chlorinated nanofibers showed potent antibacterial activities against S. aureus and E. coli with about 6 logs inactivation. The developed antibacterial PAN nanofibers possess great potential for use in various fields, medical industry in particular.