Santrifüj eğirme teknolojisiyle bitkisel eksraktlı antibakteriyel nanoliflerin üretimi

Abstract

Nanolifler sahip oldukları birim hacim başına yüksek yüzey alanı ve çok ufak boyutlardaki gözeneklilik gibi özellikleri sayesinde tekstil, enerji, kompozit ve biyomedikal alanlarında çeşitli ürünlerde kullanılmaktadırlar. Günümüzde nanolif yapılarının üretilmesinde en çok kullanılan ve üzerine en çok araştırma yapılan metot elektroüretim (electrospinning)'dir. Ancak bu yöntemin endüstriyel ürünlerinde kullanılması düşünüldüğünde, düşük üretim hızı ve yüksek voltaja ihtiyaç duyulması aşılması gereken önemli problemlerdendir. Bu tez çalışmasında bu zorlukları aşabilecek, elektroüretim yöntemine alternatif bir yöntem olan santrifüj eğirme (centrifugal spinning) teknolojisi kullanılarak, termoplastik poliüretan nanolif yapıları üretilmiştir. Üretilen bu yapılara, biyomedikal ürünlerde kullanılmalarına yönelik olarak antibakteriyel özellik kazandırılmıştır.Pamuk şekerin üretimine benzer bir prensiple çalışan santrifüj eğirme metodunda merkezkaç kuvvetler ile polimer çözeltisinden nanolifler üretilmektedir. Çözelti özellikleri, döner disk hızı ve toplayıcı ile düze arasındaki mesafe bu sistemin etken parametreleridir. Bu parametrelerin etkisi bu tez çalışmasında incelenmiş ve antibakteriyel nanolif üretimi için optimum şartlar belirlenmiştir. Antibakteriyel ajan olarak ise zararları tartışmalı metal bazlı ajanlar yerine doğal antibakteriyel ajanlar olan kırmızı biber ve propolisin etkinliği araştırılmıştır. Yapılan testlerin sonucunda düşük miktarlarda propolis etkinlik göstermiş ve antibakteriyel ajan olarak seçilmiştir.TPU çözeltisine propolis karıştırılarak hazırlanan çözeltiden antibakteriyel nanolifler üretilmiştir. Üretilen nanolif yapılarının morfolojisi, antibakteriyel etkinliği ve hava geçirgenliği incelenmiş ve bu testlerin sonuçları değerlendirilmiştir.

Nanofibers possess unique properties such as high surface area to volume ratio and small pore sizes since these fibers are used in energy, composites, biomedical materials and textiles applications. Probably electrospinning is the most common method to produce nanofibers. However, this method has some big challenges such as low production rate and high voltage necessity for industrial applications. In this study, nanofibers were fabricated by `centrifugal spinning`, an alternative technique, to overcome these difficulties. In addition, nanofibers were improved to have antibacterial effect for biomedical applications.In centrifugal spinning method, nanofibers are produced from polymer solutions by centrifugal forces like cotton candy production principle. The effective parameters of this innovative system are solution properties, rotational speed of disk and working distance between disk and collector. In this study, these parameters were studied and optimized for the production of antibacterial nanofibers.The antibacterial effect of propolis and red pepper were studied as antibacterial agent which are natural instead of metallic agents which are polemical. According to test results, propolis has antibacterial effect and was chosen as an agent of this study.Antibacterial nanofibers were produced with thermoplastic polyurethane solution including propolis. The morphology of nanofibers structure, characterization of antibacterial effect and air permeability were discussed.