Preparation and characterization of antibacterial guanidine-based polymeric material
Antibakteriyel guanidin bazlı polimerik malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 840117
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR AKKAŞ KAVAKLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Pamuk kumaş, radyasyonla başlatılan aşı polimerizasyonu, akrilik asit, poli(hekzametilen guanidin) hidroklorür, antibakteriyel özellik, Cotton fabric, radiation-induced graft polymerization, acrylic acid, poly(hexamethylene guanidine) hydrochloride, antibacterial property
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, antibakteriyel özelliğe sahip guanidin bazlı pamuk kumaşlar gıda ambalajları, tekstil ve medikal alandaki uygulamalara yönelik olarak hazırlanmıştır. Pamuk kumaşlara antibakteriyel özellik kazandırılması amacıyla antibakteriyel poli(hekzametilen guanidin) hidroklorür (PHMG) polimeri, hekzametilen diamin ve guanidin hidroklorür monomerlerinin polikondenzasyon reaksiyonu ile sentezlenmiş ve daha sonra kumaşlar PHMG ile modifiye edilmiştir. Pamuk kumaşların antibakteriyel modifikasyonunda iki farklı yaklaşım çalışılmıştır. İlk yaklaşımda, PHMG polimerinin pamuk kumaşlara aşılanması amacıyla öncelikle birlikte ışınlama ile aşılama ve peroksidasyon ile başlatılan aşılama yöntemleri ek bir kimyasal malzeme kullanılmadan çalışılmış, ancak bu yöntemlerle modifikasyon elde edilememiştir. İkinci yaklaşımda, pamuk kumaşların PHMG ile daha sonra modifiye edilmek üzere fonksiyonel hale getirilmesi için farklı radyasyon ile başlatılan aşı polimerizasyonu metotları kullanılarak glisidil metakrilat (GMA) ve akrilik asit (AAc) monomerleri ile aşılama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Denemelerde kullanılan koşullarda GMA aşılama çalışmalarından uygun sonuç elde edilemediğinden, pamuk kumaşın fonksiyonel hale getirilmesi için gerçekleştirilen çalışmalara AAc monomeri ile devam edilmiştir. Pamuk kumaşlar oksijen varlığında, gama radyasyon kaynağı kullanılarak, 30 kGy dozda ışınlanmış ve daha sonra AAc monomerinin sulu çözeltileri ile muamele edilmiştir. AAc aşılama çalışmaları, %20, %30 ve %40 (v/v) derişimde AAc sulu çözeltileri ile, 65 °C sıcaklıkta ve 3 saat reaksiyon süresinde gerçekleştirilmiştir. Antibakteriyel etkinliğe sahip pamuk kumaşlar, AAc ile aşılanarak fonksiyonel hale getirilen pamuk kumaşların yapısında bulunan karboksil grupları ve PHMG polimerinin sahip olduğu amino fonksiyonel grupları aracılığı ile amid bağları üzerinden kimyasal bir reaksiyon ile hazırlanmıştır. Öncelikle AAc aşılı pamuk kumaşlardaki karboksil grupları DMTMM reaktif ajanı kullanılarak aktifleştirilmiş, daha sonra kumaşların oda sıcaklığında, yaklaşık 18 saat reaksiyon süresi boyunca, %10 (w/v) PHMG sulu çözeltisi ile bir araya getirilmesi sonucunda PHMG polimeri modifiye edilmiş pamuk kumaşlar elde edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, optimum aşılama koşulları %30 (v/v) AAc sulu çözeltisi derişimi, 65 °C reaksiyon sıcaklığı ve 3 saat reaksiyon süresi olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda hazırlanan kumaşlar için ortalama aşılama verimi %13,8 olarak ve PHMG ile modifikasyon sonucunda ortalama modifikasyon verimi %19,6 olarak belirlenmiştir. Sentezlenen PHMG polimerinin kimyasal yapısı, elemental bileşimi ve molekül ağırlığı FTIR, NMR, elemental analiz ve MALDI-MS ile incelenmiş, antibakteriyel özellikleri ise agar kuyu difüzyon ve broth dilüsyon yöntemleri ile araştırılmıştır. Broth dilüsyon testi sonucunda test tüplerinden elde edilen MİK değerleri E. coli için 8 mg/L, S. aureus için 4 mg/L olarak belirlenmiştir. Agar plaklarından elde edilen MİK değerleri ise E. coli için 64 mg/L, S. aureus için 16 mg/L olarak belirlenmiştir. Antibakteriyel PHMG polimeri ile modifikasyon sonrası pamuk kumaşların yapısında oluşan kovalent amid bağları FTIR spektrumunda 1633 cm-1 ve 1550 cm-1'de gözlemlenen pikler aracılığıyla FTIR analizi ile doğrulanmıştır. Modifikasyon sonrası yapıdaki elementlerin bileşimi elemental analiz çalışmaları ile belirlenmiştir. Hazırlanan kumaşlardaki fiberlerin yüzey morfolojileri SEM analizi ve antibakteriyel özellikleri agar difüzyon testi ile araştırılmıştır. Agar difüzyon testi sonucunda, PHMG ile modifiye edilmiş pamuk kumaşların antibakteriyel aktivitesi doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis study, guanidine-based cotton fabrics with antibacterial properties have been prepared for applications in food packaging, textiles, and the medical field. To impart antibacterial properties to the cotton fabrics, the antibacterial polymer poly(hexamethylene guanidine) hydrochloride (PHMG) was synthesized through the polycondensation reaction of hexamethylenediamine and guanidine hydrochloride monomers, and then the fabrics were modified with PHMG. Two different approaches were studied for the antibacterial modification of cotton fabrics. In the first approach, the direct and peroxide grafting techniques were initially performed to graft PHMG polymer onto the cotton fabrics without using additional chemical materials. However, these methods did not provide the desired modification. In the second approach, grafting studies were conducted using different radiation-induced graft polymerization methods with glycidyl methacrylate (GMA) and acrylic acid (AAc) monomers to functionalize the cotton fabrics for subsequent modification with PHMG. Since convenient results were not obtained from the GMA grafting studies with the conditions applied during trials, the studies to functionalize the cotton fabrics were continued with AAc monomer. Cotton fabrics were irradiated at a dose of 30 kGy using a gamma radiation source in the presence of oxygen, and then treated with aqueous solutions of AAc monomer. AAc grafting studies were performed with AAc aqueous solutions at concentrations of 20%, 30%, and 40% (v/v), at a reaction temperature of 65°C and a reaction time of 3 hours. Cotton fabrics with antibacterial activity were prepared by a chemical coupling reaction of the carboxyl groups present in cotton fabrics grafted and functionalized with AAc and the amino functional groups of the PHMG polymer through amide bonds. Firstly, the carboxyl groups in the AAc-grafted cotton fabrics were activated using the DMTMM coupling reagent. Then, the fabrics were combined with a 10% (w/v) aqueous solution of PHMG and allowed to react at room temperature for approximately 18 hours. As a result, cotton fabrics modified with PHMG polymer were obtained. Based on the conducted studies, the optimum grafting conditions were determined as 30% (v/v) concentration of AAc aqueous solution, 65°C reaction temperature, and 3 hours reaction time. The average grafting yield for fabrics prepared under these conditions was determined as 13.8%, while the corresponding average modification efficiency (coupling yield) of PHMG modification was 19.6%. The chemical structure, elemental composition, and molecular weight of the synthesized PHMG polymer were investigated using FTIR, NMR, elemental analysis, and MALDI-MS. The antibacterial properties were examined using agar well diffusion and broth dilution methods. As a result of the broth dilution test, the MIC values obtained from the test tubes were 8 mg/L for E. coli and 4 mg/L for S. aureus. On the other hand, the MIC values determined from the agar plates were 64 mg/L for E. coli and 16 mg/L for S. aureus. For the final materials, PHMG-modified cotton fabrics, the presence of covalent amide bonds in the structure upon PHMG modification was confirmed by FTIR analysis via the peaks observed at 1633 cm-1 and 1550 cm-1 on the FTIR spectrum. The elemental analysis was carried out to obtain the final composition of elements within the cotton fabrics after PHMG modification. The surface morphology of the fibers in the prepared fabrics was observed using SEM, and the antibacterial properties were investigated using the agar diffusion test. The antibacterial activity of the PHMG-modified cotton fabrics was confirmed through the qualitative agar diffusion test.
Benzer Tezler
- Antifungal hibrit kaplamaların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antibacterial hybrid coats
ÖZNUR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA EVCİN
- Antibakteriyel hibrit kaplamaların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antibacterial hybrid coats
BELKIZ ÇOŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA EVCİN
- Gümüş nanopartiküllerle iyileştirilmiş antibakteriyel kemik çimentolarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antibacterial bone cements impregnated with silver nanoparticles
ELİF İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyomühendislikZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiNanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EBRU KILIÇAY
DOÇ. DR. ZEYNEP KARAHALİLOĞLU
- Antibakteriyel sentetik ve doğal elyafların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antibacterial synthetic and natural fibers
BETÜL YENİDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Antibakteriyel dental titanyum implantların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antibacterial dental titanium implants
NAZLI ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ