Jelatin ve su bazlı poliüretan polimerlerinin poli(Etilen imin) polimeri ile karışımlarından elektroeğirme yöntemi ile hazırlanacak nanoliflerin pamuk kumaşa kaplanması ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi
Coating on cotton fabric of nanofibers to be prepared from blends of gelatin and water based polyurethane polymers with poly(Ethylene imine) polymer by electrospinning method and investigation of antimicrobial properties
Yazar: BURHAN BEYCAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET SAÇAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Jelatin = Gelatin ; Nanolif = Nanofiber

Özet:
Bu tez kapsamında, jelatin biyopolimeriyle ve su bazlı poliüretanın (WBPU) ayrı ayrı dallanmış polietilenimin (BPEI), poli(2-etil-2-oksazolin) (P2Ox), poli(2-etil-2-oksazolin)-ko-polietilenimin (P2Ox-ko-PEI) ve doğrusal polietilenimin (LPEI) ile üç farklı morfolojideki pamuk kumaş yüzeylerine kaplı elektroeğrilmiş liflerin antimikrobiyal özellikleri incelendi. Bu amaçla, WBPU, üç farklı zincir genişleticisi olan 1,3-propandiol (PDO), 1,4-bütandiol (BDO) ve gliserol (GLY) kullanılarak sentezlendi ve karakterizasyonu ATR-FTIR, DSC, GPC ve NMR ile yapıldı. Ayrıca, P2Ox'un kısmi hidrolizi sonucu P2Ox-ko-PEI sentezlenerek ATR-FTIR ve NMR ile karakterize edildi. Daha sonra, jelatin biyopolimerinin ve WBPU polimerinin ayrı ayrı elektroeğirme ile lif elde edilmesi için çözelti ve elektroeğirme cihaz parametrelerinden olan akış hızı, yüksek voltaj, toplayıcının dönme hızı, iğne ucuyla toplayıcı arası mesafe incelendi. Ardından jelatin veya WBPU'ya BPEI, P2Ox, P2Ox-ko-PEI ve LPEI polimerleriyle birleştirerek üç farklı (hibrit, çift-yüz ve çekirdek-kabuk) morfolojide pamuk kumaş yüzeylerindeki elektroeğrilmiş lifleri elde edildi. Elde edilen elektroeğirilmiş lifli pamuk kumaş yapıların hava geçirgenliği, çekme testi, ATR-FTIR, optik mikroskop, SEM ve temas açısı ölçümleri kullanılarak karakterize edildi. Escherichia coli (E.coli), Staphylococcus aureus (S.aureus) ve Candida albicans'a (C.albicans) karşı yapılan antibakteriyel testler, jelatin/P2Ox-ko-PEI (çekirdek-kabuk) ve WBPU/P2Ox-ko-PEI (çekirdek-kabuk) yapılarının C.albicans'a karşı 20 mm inhibisyon zonu sergilediğini ortaya koydu. Yıkama ve sürtme testlerinden sonra, bu inhibisyon zonları yaklaşık 20 mm'de bozulmadan kalmış ve kaplamaların dayanıklılığını ve sürekli antimikrobiyal etkinliğini doğrulamıştır. Bu çalışma, jelatin/P2Ox-ko-PEI ve WBPU/P2Ox-ko-PEI çekirdek-kabuk yapılarının, özellikle C. albicans mantar patojenine karşı korumada dayanıklı ve antimikrobiyal kaplamalar için umut vadeden adaylar olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this thesis, the antibacterial properties of electrospun fibers coated on cotton fabric surfaces with three different morphologies, namely branched polyethylenimine (BPEI), poly(2-ethyl-2-oxazoline) (P2Ox), poly(2-ethyl-2-oxazoline)-co-polyethylenimine (P2Ox-co-PEI) and linear polyethylenimine (LPEI), were investigated with gelatin biopolymer and water based polyurethane (WBPU). For this purpose, WBPU was synthesized using three different chain extenders, 1,3-propanediol (PDO), 1,4-butanediol (BDO) and glycerol (GLY), and its characterization was carried out by ATR-FTIR, DSC, GPC and NMR. In addition, P2Ox-co-PEI was synthesized as a result of partial hydrolysis of P2Ox and characterized by ATR-FTIR and NMR. Then, the solution and electrospinning device parameters such as flow rate, high voltage, rotation speed of the collector and distance between the needle tip and the collector were investigated for obtaining fibers by electrospinning gelatin biopolymer and WBPU polymer separately. Then, by combining gelatin or WBPU with BPEI, P2Ox, P2Ox-co-PEI and LPEI polymers, electrospun fibers were obtained on cotton fabric surfaces in three different morphologies (hybrid, janus and core-shell). The air permeability of the obtained electrospun fibrous cotton fabric structures were characterized using tensile test, ATR-FTIR, optical microscopy, SEM and contact angle measurements. Antimicrobial tests against Escherichia coli (E.coli), Staphylococcus aureus (S.aureus), and Candida albicans (C.albicans) revealed that gelatin/P2Ox-co-PEI (core-shell) and WBPU/P2Ox-co-PEI (core-shell) structures exhibited 20 mm inhibition zones against C. albicans. After washing and rubbing tests, these inhibition zones remained intact at approximately 20 mm, confirming the durability and sustained antimicrobial efficacy of the coatings. This study demonstrates that gelatin/P2Ox-co-PEI and WBPU/P2Ox-co-PEI core-shell structures are promising candidates for durable antimicrobial coatings, especially for protection against the fungal pathogen C. albicans.