Jelatin- poli([2-(metakriloiloksi)etil] trimetilamonyum 
klorür) kompozit nanoliflerin üretimi, karakterizasyonu, 
antibakteriyel ve sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Production, characterization, investigation of antibacterial and cytotoxic effects of gelatin-[2-(methacryloyloxy) ethyl] tri̇methylammonium chloride) composite nanofibers
Yazar: GÖKÇE MÜLAZIMOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MURAT İNAL
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Cilt yaralandığı zaman, cildi oluşturan proteinler bozulur ve cilde oksijen sağlanması
azalır. Bu durum patojen mikroorganizmaların gelişimi ve çoğalması için mükemmel
bir ortam sağlar. İyileşme sürecini kısaltmak ve derinin kısa süre içinde yapı ve
işlevlerini yeniden kazanmasına katkı sağlamak için yeni yara örtü materyallerinin
geliştirilmesi önemlidir. İdeal bir yara örtü materyali, gaz alışverişine izin vermeli,
yara ara yüzünde nemli bir ortam sağlamalı, mikroorganizmalara karşı bir bariyer
oluşturmalı ve aşırı akıntıları emmeli ve yara üzerinden travma oluşturmadan
kolayca kaldırılabilmelidir. Ayrıca, toksik olmayan, biyolojik olarak uyumlu ve
antimikrobiyal bir malzemeden yapılmış olması gereklidir.
Jelatin, kollojenin kısmen parçalanmasıyla elde edilen biyolojik olarak uyumlu ve
biyolojik olarak bozunabilir bir doğal polimerdir. Jelatin nanolifler yara örtü
malzemesi olarak kullanıldığı zaman, gerekli olan bütün gereksinimleri
karşılamaktadır. Fakat antimikrobiyal özellikte olmaması onun kullanım alanlarını
kısıtlamaktadır. Bu çalışmanın amacı, jelatine antimikrobiyal özellik kazandırarak
kullanım alanını genişletmektir. Bu amaçla bir dördüncül amonyum polimeri olan
poli([2-(metakriloiloksi)etil]trimetilamonyum klorür) (PMETAK) polimeri
kullanılmıştır. Bu polimer iyi antibakteriyel etki, düşük toksisite ve cilt tahrişinin
düşük olması gibi vücutta kullanım için önemli özelliklere sahiptir.Bu çalışmada, 
nanofiberler, formik asit-asetik asit karışımında çözündürülmüş ve
farklı oranlarda karıştırılmış jelatin ve PMETAK kullanılarak elektro döndürme
yöntemi ile sentezlenmiştir. Elde edilen nanolifler, taramalı elektron mikroskobu
(SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometresi (FTIR) ve termogravimetrik
analiz (TGA) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Elektro döndürme yöntemiyle
elde edilen nanoliflerin çapına etki eden sistem parametreleri uygulanan gerilim,
toplayıcı ile şırınga arasındaki mesafe, akış hızı, polimer yüzdesi değiştirilerek
incelenmiştir. Nanoliflerin antibakteriyel etkisi, gram pozitif Staphylococcus aureus
ve gram negatif Escherichia coli bakterilerine karşı sıvı kültür ortamın içerisinde
incelenmiştir. Nanolifler, biyolojik olarak parçalanabilirliğini belirlemek amacıyla
fosfat tamponu içinde parçalanma testine tabi tutulmuştur. Nanoliflerin sitotoksik
etkisi L929 fibroblast hücrelerine karşı WST-1 ve ikili boyama testleri ile
belirlenmiştir.
SEM çalışmalarından nanoliflerin homojen ve pürüzsüz oldukları görülmektedir.
%20 PMETAK içeren nanoliflerin çaplarının elektro döndürme parametrelerine bağlı
olarak 350– 485 nm aralığında değiştiği bulunmuştur. PMETAK yüzdesi % 20'den
%80'e yükseldiğinde, nanofiberlerin çapları 2410 nm olarak bulunmuştur.
Parçalanma test sonuçlarına göre, 14 gün sonunda bütün nanoliflerin kütlelerinin
%90'ından fazlasını kaybettikleri bulunmuştur. In vitro WST-1 ve çift boyama
testleri, özellikle % 20 ve % 40 PMETAK içeren nanofiberlerin biyolojik olarak
uyumlu olduğunu göstermiştir. PMETAK içeren nanofiberlerin her ikisi de
Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerine karşı iyi bir bakterisidal
aktivite göstermiştir. Yürütülen çalışmalar sonucunda, elde edilen nanoliflerin
antimikrobiyal yara örtü malzemesi olarak güvenli ve etkili bir şekilde
kullanılabileceği bulunmuştur.

Abstract:
When the skin is burned, the proteins that make up the skin break down and the
oxygen supply to the skin decreases. This situation provides an excellent
environment for the growth and proliferation of pathogenic microorganisms. It is
important to develop new wound dressing materials to shorten the healing process,
and contribute to the regeneration of skin's structure and function in a short period of
time. An ideal wound dressing material should allow gas exchange, provide a moist
environment in the wound interface, form a barrier against microorganisms, absorb
excess fluids, and easily removed without creating trauma to the wound. In addition,
it must be made from a non-toxic, biocompatible and antimicrobial material.
Gelatin is a biocompatible and biodegradable natural polymer obtained by partial
degradation of collagen. When gelatin nanofibers are used as wound dressing
material, they meet all the necessary requirements. However, their lack of
antimicrobial properties restricts their use. The purpose of this study is to expand the
field of use by brinding antimicrobial property for gelatin. For this purpose poly([(2-
(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride) (PMETAK), a quaternary
ammonium polymer, a quaternary ammonium salt, is used. This polymer has important 
properties for use on the body such as good antibacterial effect, low
toxicity and low skin irritation.
In this study, the nanofibers were synthesized by electrospinning method using
polymers of gelatin and PMETAK that dissolved in the formic acid-acetic acid
mixture and mixed at different ratios. The obtained nanofibers were characterized
with scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectrometer
(FTIR), and thermogravimetric analysis (TGA) studies. The affect of system
parameters on diameter of the nanofibers obtained with electrospinning method were
examined by varying applied voltage, distance between collector and syringe, the
flow rate, percentage of METAK polymer. The antibacterial effect of nanofibers was
investigated in liquid culture medium against gram positive Staphylococcus aureus
and gram negative Escherichia coli bacteria. The nanofibers were subjected to a
breakdown test in phosphate buffer to determine their biodegradability. The
cytotoxic effect of nanofibers was determined by WST-1 and double staining tests
against L929 fibroblast cells. As a result of the studies carried out, it has been
concluded that the obtained nanofibers can be used safely and effectively as
antimicrobial wound dressing material.
The SEM studies show that the nanofibers are homogeneous and smooth. The
diameters of the nanofibers containing 20% PMETAK were found to vary between
350–485 nm depending on the electrospinning parameters. When percentage of
PMETAK increase from 20% to 80%, the diameters of nanofibers was found as 2410
nm. According to the fragmentation test results, it was found that after 14 days, more
than 90% of the masses of all the nanofibers were lost. the nanofibers containing
PMETAK showed good bactericidal activity against both of Staphylococcus aureus
and Escherichia coli bacteria. In vitro WST-1 and double staining tests
demonstrated that the nanofibers containing especially 20 and 40% PMETAK were
biocompatible. As a result of the studies carried out, it has been concluded that the
obtained nanofibers can be used safely and effectively as antimicrobial wound
dressing material.