Farklı zincir uzunluklarına sahip alkilleyici ajanlarla poli(4-vinilpiridin-co-n-vinilpirolidon) kopolimerinin kuarternizasyonu ve antibakteriyel uygulamaları

Abstract

Patojenik mikroorganizmalar bulaşıcı hastalıklara yol açarak önemli halk sağlığı problemlerine sebep olabilmektedir. Hastalık oluşumunu önlemek ve hastalık oluştuktan sonra tedavisinde kullanmak üzere yeni etkin malzemelerin üretilmesi günümüzün en önemli konularından birisi haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, patojen mikroorganizmalara karşı kullanılabilecek suda çözünen kuarternize edilmiş lineer kopolimerlerin sentezlenmesi ve karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç için, ilk önce poli(4-vinilpiridin-co-n-vinilpirolidon) P(4VP-co-NVP) kopolimeri serbest radikal polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Elde edilen bu kopolimer, farklı zincir uzunluklarına sahip alkil halojenürler (bromoetan, 1-bromobütan, 1-bromohekzan, 1-bromodekan) ile kuarternize edilmiş ve her bir alkilleyici ajanla farklı kuarternizasyon derecelerine sahip polimerler üretilmiştir. Elde edilen kopolimer ve kuarternize kopolimerler, Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC), Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Dinamik Işık Saçılması (DLS) teknikleri ile incelenmiştir. Kromatografi ve spektroskopi analizleri sonucunda P(4-VP-co-NVP) kopolimerinin ve kuarternize P(4-VP-co-NVP) kopolimerlerinin başarılı bir şekilde sentezlendiği görülmüştür. Elde edilen kuarternize kopolimerlerin +10 ile +32,5 mV aralığında zeta potansiyel değerlerine sahip olduğu bulunmuştur. Kuarternize kopolimerlerin antibakteriyel aktivite testlerinin yapılması için Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) ve Pseudomonas aeruginosa bakterileri model olarak seçilmiştir ve agar kuyucuk difüzyon testi ile broth mikrodilüsyon yöntemleri uygulanmıştır. Kuarternize kopolimerlerin (1-bromodekan ile kuarternize edilmiş kopolimerler dışında) minimum inhibisyon konsantrasyonu değerlerinin E. coli'de 256 µg/ml ve Pseudomonas aeruginosa'da 128 µg/ml olduğu tespit edilmiş olup S. aureus'a karşı antibakteriyel aktivitesinin olmadığı bulunmuştur. Anahtar Sözcükler: 4-vinil piridin, N-vinil pirolidon, antibakteriyel, kuarternizasyon.

Pathogenic microorganisms can cause infectious diseases and thus significant public health problems. It has become one of the most important issues of today to prevent the occurrence of these diseases and to produce new efficient materials for their treatment. In this thesis, it is aimed to synthesize and characterize water soluble quaternized linear copolymers which can be used against pathogenic microorganisms. For this purpose, initially Poly(4-vinylpyridine-co-n-vinylpyrrolidone) P(4-VP-co-NVP) copolymer was synthesized by free radical polymerization. Then this copolymer was quaternized with alkyl halides of different chain lengths (bromoethane, 1-bromobutane, 1-bromohexane, 1-bromodecane) and using each alkylating agent polymers having different degrees of quarternization were prepared. The obtained copolymer and quaternized copolymers were examined by Gel Permeation Chromatography (GPC), Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Dynamic Light Scattering (DLS) techniques. Chromatography and spectroscopy analysis showed that P(4-VP-co-NVP) copolymer and quarternized P(4-VP-co-NVP) copolymers were synthesized successfully. The quaternized copolymers obtained were found to have zeta potential values in the range of +10 to +30 mV. Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) and Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa) microorganisms were selected as models to perform antibacterial activity tests of quaternized copolymers. Agar well diffusion and broth microdilution methods were used as test methods. It has been observed that the quaternized copolymers (with the exception of copolymers which quaternized with 1-bromodecane) have antibacterial activity against E.coli and P.aeruginosa with the minimum inhibitory concentration values of 256 µg/ml and 128 µg/ml respectively. However copolymers have not antibacterial activity against S. aureus.Key Words: 4-vinyl pyridine, N-vinyl pyrrolidone, antibacterial, quaternization.