Zirai mücadelede yabancı ot kontrolünde kullanılan glifosat için kontrollü salınımlı ilaç sisteminin geliştirilmesi
Development of controlled delivery drug system for glyphosate used in weed control of agricultural manage
Yazar: BUŞRA AKGÜL
Danışman: DOÇ. DR. İNANÇ ÖZGEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada dünya çapında zirai mücadelede yaygın olarak kullanılan etkili, seçici olmayan bir herbisit olan glifosatın kontrollü salınım sistemleri geliştirilmiştir. Kil örneklerinin glifosat etken maddesini adsorbe etme yetenekleri ham ve ısı ile aktifleştirilmiş kalsine formları ile incelenmiştir. Sıvı çözeltide kalan glifosat UV spektrofotometre kullanılarak belirlenmiştir. Kil örnekleri olan ham kaolin, kalsine kaolin, ham boksit ve kalsine boksit (KB) için glifosat maddesini adsorplama kapasiteleri sırasıyla 0.12, 2.72, 2.70 ve13.6 mg/g olarak elde edilmiştir. Adsorpsiyon denge verileri Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılarak analiz edildi ve glifosat adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile uyumlu olduğu belirlendi. Adsorpsiyon entalpisi 9.79 kJ/gmol olarak belirlenerek adsorpsiyon reaksiyonunun endotermik olarak gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği incelendiğinde adsorpsiyonun yalancı ikinci dereceden kinetik modele uygun olduğu belirlendi. Yüzeyine glifosat adsorbe edilen kalsine boksit kili kullanılarak kitosan ile gluteraldehit(GA) ve sodyum tripolifosfat (TPP)  çapraz bağlama ajanları ve aljinat ile kalsiyum klorür (CaCl2) çapraz bağlama ajanı kullanılarak enkapsülasyon çalışmaları yapıldı. Çapraz bağlayıcı olarak GA'nın kullanıldığı kitosan yapılı boncukların TPP'nin kitosan yapılı boncuklarına göre morfolojik olarak kararlılıkları GA'nın kimyasal bağ oluştururak çapraz bağlama yapmasıyla ilişkilendirilmiştir. Aljinatın CaCl2 ile çapraz bağlanmış boncuk yapılarının da salınıma uygunlukları, morfolojik kararlılıklarından uygun oldukları düşünülmüştür. Kitosan-KB-glifosat boncukları salıdığı 1 mg ilacı 600 saatte salarken aljinat-KB-glifosat boncukları salıdığı 1.4 mg ilacı 288 saatte salımıştır. Salınıım verimlilikleri kitosan ve aljinat yapılı boncuklar içim sırasıyla % 68.5 ve % 96 olarak belirlenmiştir. Kitosan-KB-glifosat ve aljinat-KB-glifosat boncuk yapılarından glifosat salınımları zamana bağlı olarak incelendiğinde yapılarına aldıkları glifosat miktarı göz önünde bulundurularak kitosan yapılı boncuklardan glifosat  salınımının daha yavaş olduğu fakat aljinat yapılı boncukların da salınım verimliliklerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir.  Taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile, kitosan-KB-glifosat yapılı boncukların morfolojisi belirlenmiştir. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ile, moleküler bağ karakterizasyonu yapılmıştır. Bu çalışmada glifosat esaslı ürünlere çevreci alternatif olabilecek kontrollü salınım ürünleri geliştirildiği düşünülmüştür. 




Anahtar Kelimeler:  Kitosan, Kil, Aljinat, Enkapsülasyon, Kontrollü Salınım,  Boksit, Adsorpsiyon

Abstract:
Development of Controlled Delivery Drug System for Glyphosate Used in Weed Control of Agrıcultural Manage
In this work, controlled release systems of glyphosate, an effective non-selective herbicide widely used in agricultural manage worldwide, have been developed. The ability of the clay samples to adsorb of glyphosate active ingredient was investigated with crude and thermally activated calcine forms. Remaining glyphosate in the liquid solution has been identified using UV spectrophotometer. The adsorption capacities of glyphosate material for crude kaolin, calcined kaolin, crude bauxite and calcined bauxite (KB) were 0.12, 2.72, 2.70 and 13.6 mg / g, respectively. Adsorption equilibrium data were analyzed using Langmuir and Freundlich isotherms and it was determined that the glyphosate adsorption was compatible with the Langmuir isotherm. Adsorption enthalpy was determined to be 9.79 kJ / gmol, indicating that the adsorption reaction was performed endothermically. When the kinetics of adsorption were examined, it was determined that the adsorption was suitable for the second-order kinetic model. Encapsulation studies were carried out using chitosan, glutaraldehyde (GA) and sodium tripolyphosphate (TPP) cross-linking agents and alginate and calcium chloride (CaCl2) crosslinking agent using a calcined bauxite clay adsorbed on the surface. The morphological stability chitosan beads using GA as a cross-linker relative to chitosan beads of TPP was related to the crosslinking of GA by chemical bond formation. Alginate with CaCl2 cross-linked bead constructions were also considered suitable for their morphological stability in terms of their release suitability Chitosan-KB-glyphosate beads release 1 mg of the drug in 600 hours while alginate-KB-glyphosate beads release 1.4 mg of drug in 288 hours. Delivery efficiencies were determined as 68.5% and 96% for beads of chitosan and alginate, respectively. Considering the amount of glyphosate released from chitosan-KB-glyphosate and alginate-KB-glyphosate beads, glyphosate is more slowly released from chitosan beads, but delivery efficiencies of alginate beads are higher. Scanning electron microscope (SEM), morphology of chitosan-KB-glyphosate structured beads was determined. In this study it was thought that controlled release products could be developed which are environmentally friendly alternative to glyphosate based products.

Keywords: Chitosan, Clay,  Alginate, Encapsulation, Controlled release, Bauxite, Adsorption