Başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile tersiyer amin içeren antibakteriyel nano kaplamaların sentezi ve bu kaplamaların antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi
Using of initiated chemical vapor depositions method for synthesis of tertiary amine containing antibacterial nanocoatings and assess of their antibacterial properties
Yazar: EMİNE SEVGİLİ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KARAMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bakteriler ve çeşitli mikroorganizmalar ile onların sebep olduğu hastalıklar, içinde yaşadığımız çevrenin en büyük problemlerinden birisidir. Temas etiğimiz her yerde bulunmaları, gözle görülemiyor olmaları ve kullanılan antibakteriyel ajanlara zamanla direnç kazanmaları bu mikroorganizmalarla olan mücadeleyi her geçen gün daha zor hale getirmektedir. Özellikle ortak kullanılan eşyalar, medikal cihazlar, su arıtma cihazları, dental ekipmanlar ile hastahaneler gibi bu canlıları çok barındıran yerlerde kullanılan yüzeylerde antibakteriyel özelliklerin bulunması istenilmektedir. Bu çalışmada başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak içerdiği tersiyer amin grupları ile antibakteriyel özellik gösteren poli(dietil aminoetil metakrilat-etilen glikol dimetakrilat) P(DEAEMA-EGDMA) kopolimer ince filmleri kumaş ve cam yüzeyler üzerine farklı kompozisyonlarda başarılı bir şekilde biriktirilmişlerdir. Ayrıca  poli(dietil aminoetil metakrilat) P(DEAEMA) ile poli(etilen glikol dimetakrilat) P(EGDMA) homopolimerleri de alttaş üzerine biriktirilerek kaplama kalınlığı ile alttaş sıcaklığı arasındaki ilişkiyi incelemek üzere bir parametre çalışması gerçekleştirilmiştir. Homopolimerlerde alttaş sıcaklığı ile kaplama kalınlığı doğru orantılı olarak değişirken, kopolimerde bu durumun ters orantılı olarak değiştiği görülmüştür. Bu sonuç bize   homopolimer ve kopolimerler için hız belirleyici basamağın farklı olduğunu göstermiştir. Ayrıca DEAEMA'ın artan akış hızlarında kopolimer içerisindeki miktarının da arttığı görülmüş ve bu durum yapılan yüzde hesabı FTIR sonuçları ile desteklenmiştir. Yine tüm ince film  kaplamalar için kimyasal yapıyı açığa çıkartmak üzere FTIR analizi gerçekleştirilmiş fonksiyonel grupların önemli ölçüde korunduğu görülmüştür. Yapılan nano boyuttaki kaplamanın kumaşın hava almasını engellemediği SEM analizi ile açığa çıkarılmıştır. Yüzeye artık yük kazandırmak üzere yapılan protonlama işlemi temas açısı analizi ile desteklenmiştir. Ayrıca AFM analizi ile değişen yüzey pürüzlülüğü kaplamanın varlığını göstermiştir. Cam yüzey üzerine yapılan kaplamanın UV analizine göre ışık geçirgenliğinin neredeyse boş camla aynı olduğu görülmüş buda hem antibakteriyel hem de transparan olması istenen yüzey uygulamalarında rahatlıkla kullanılabileceğini göstermiştir. Yapılan antibakteriyel özellik test işlemlerinde hem kumaş hem de cam yüzeylerde kaplamanın temas ettiği bölgelerde bakteri kolonilerine rastlanmamış buda kaplamanın bakteri oluşumunu engellediğini kanıtlamıştır. İCVD yönteminde kullanılan alttaşın oda sıcaklığında tutulması herhangi bir bozucu etkiye maruz kalmaması kağıt, cam, kumaş gibi narin yüzeylerle çalışmaya imkan vermektedir. Ayrıca yöntemin solvent içermeyen kuru bir proses olması da katma değeri yüksek antibakteriyel özellikli yüzeyler hazırlamak için ideal bir yöntem olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Bacteria and various microorganisms along with diseases that they cause are one of the biggest problems of our environment. It is getting harder to struggle with these organisms as they are invisible and omnipresent on touching floor and they obtain resistance to antibacterial. Antibacterial properties should be especially in stuff that are used as sharing such as medical devices, water purifying equipment, dental equipment and textile that are used in hospitals which are possible source of microorganisms. In this study, initiated chemical vapor deposition method is successfully used in order to deposit antibacterial poly(diethyl amino ethyl methacrylate-ethylene glycol dimethacrylate) P(DEAEMA-EGDMA) copolymer thin films which contains tertiary amine groups on fabric and glass surfaces. In addition, poly(diethyl amino ethyl methacrylate) (P(DEAEMA)) and poly(ethylene glycol dimethacrylate) (P(EGDMA)) homopolymers are also deposited on substrate and a parameter study is conducted in order to investigate the relationship between coating thickness and substrate temperature. While coating thickness and substrate temperature changes are directly proportionally in homopolymers, this case is inversely proportional in copolymers. This result indicates that the rate controlling step is different for homopolymers and copolymers. Additionally, it is found that when flow rate increases, amount of DEAEMA in copolymer increases too. This finding is supported by the percentage calculations of FTIR results. In order to reveal the chemical structure of all thin film coatings, FTIR analysis is performed and it is found that functional groups are kept significantly. It is revealed by SEM analysis that performed coating in nano size does not block taking air through fabric. Protonation process which is performed to gain residual charge is supported by contact angle analysis. In addition, variable surface roughness indicates the presence of coating which is found by using AFM analysis. It is found by UV analysis that light transmittance of coated glass surfaces is nearly same as uncoated glass surfaces. Because coated glass is both antibacterial and transparent, they can be used on surfaces which require both of these properties. In antibacterial property test operations, It is not found any bacteria on contacted areas of both coated fabric and coated glass surfaces. This proves the antibacterial effect of the coating. This coating can be applied to fragile surfaces such as paper, glass and fabric because substrate temperature in ICVD method is room temperature. In addition, due to the fact that this method is a dry process which does not include any solvent, the method is ideal for value-added antibacterial surfaces.