Çeşitli mikro besin elementi içeren sodyum karboksimetil selüloz ve κ-karragenan hidrojel sistemlerin geliştirilmesi ve etkinliklerinin incelenmesi
Development of sodium carboxymethyl cellulose and κ-carrageenan hydrogel systems containing various micronutrients and investigation of their effectiveness
Yazar: GÜLEN OYTUN AKALIN
Danışman: PROF. DR. MEHLİKA PULAT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sunulan çalışmada, çeşitli mikro besin elementleri içeren sodyum karboksimetil selüloz (NaCMC) ve kappa-karragenan (κ-Karragenan) hidrojel sistemlerinin üretimi ve tarımsal amaçlı kullanılabilirlikleri araştırıldı. Çalışmanın birinci kısmında, FeCl3 iyonik çapraz bağlayıcısı kullanılarak ve polimer/çapraz bağlayıcı miktarları değiştirilerek 12 farklı NaCMC hidrojeli sentezlendi. Çalışmanın ikinci kısmında; farklı miktarlarda glutaraldehit (GA) içeren 6 farklı κ-Karragenan hidrojelleri kimyasal çapraz bağlanma yöntemiyle elde edildi. Üretilen NaCMC ve κ-Karragenan hidrojellerinin oluşum yüzdeleri belirlendikten sonra hidrojellerin şişme davranışları zamana, sıcaklığa ve pH'ya karşı incelendi. Hidrojellerin bozunma deneyleri 30ºC de ve pH=7,0 de yapıldı. Ayrıca hidrojellerinin FTIR ve SEM analizleri de gerçekleştirildi. NaCMC hidrojellerinin EDAX analizi, Fe3+ içeriğini saptayabilmek amacıyla yapıldı. SEM analizlerinden NaCMC hidrojellerinde pürüzlülüğün ve gözenekliliğin çoğunlukla nano boyutta olduğu, κ-Karragenan hidrojellerinin gözenekliliğinin ise mikro boyutunda olduğu saptandı.Çalışmanın üçüncü kısmında; bakır, çinko ve mangan mikro besin elementleri, seçilen dört çeşit NaCMC ve üç çeşit κ-Karragenan hidrojellerine emdirme yöntemiyle yüklendi ve atomik absorpsiyon spektrometresi (AAS) ile in vitro, model ve toprak salım çalışmaları gerçekleştirildi. Çalışmanın son aşamasında; tarımsal uygulamaya örnek olmak amacıyla Zn2+, Cu2+ ve Mn2+ yüklü bir NaCMC ve bir κ-Karragenan hidrojellerinin buğday çim gelişimine etkisi araştırıldı. Genel olarak kullanılan mikro besin elementleri miktarı arttıkça, fide çıkış sayısı, fide boyu, gelişme ve uzama verimlerinin de önemli miktarda arttığı belirlendi. Sonuçlar Zn2+, Cu2+ ve Mn2+ etkisi açısından değerlendirildiğinde, en yüksek gelişme ve uzama veriminin Zn2+ içeren örneklerde elde edildiği saptandı.

Abstract:
In this study, the production and the agricultural usability of sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC) and kappa-carrageenan (κ-Carrageenan) hydrogel systems containing various micronutrients were investigated. In the first part of the study, 12 different NaCMC hydrogels were synthesized by using FeCl3 ionic crosslinker with changing polymer and crosslinker amounts. In the second part of the study, κ-Carrageenan hydrogels containing 6 different amounts of glutaraldehyde (GA) were synthesized with the chemical crosslinking method. The gel formation percentages of all produced hydrogels were determined then the swelling behaviors of hydrogels were investigated against time, temperature and pH. The degradation test of hydrogel was carried out at 30ºC pH=7.0 Moreover, hydrogels were analyzed with FTIR and SEM/EDAX. EDAX analysis of NaCMC hydrogels were performed in order to determine the contents of Fe3+. According to the SEM analysis, it was determined that roughness and porosity of the NaCMC hydrogel were mostly in the nanosize in case the porosity of the κ-Carrageenan hydrogels was in the micron size. In the third part of the study, copper, zinc, mangan micronutrients were loaded into four selected NaCMC and three selected κ-Carrageenan hydrogels by using soaking method and in vitro, model and soil release studies were carried out with Atomic Absorption Spectrometer (AAS). In the last part of study, the effects of Zn2+, Cu2+ ve Mn2+ loaded NaCMC and κ-Carrageenan hydrogels on wheatgrass growth were investigated to be an example for the agricultural application. It was determined that as the amount of micronutrients in general increased, the output seedling growth, growth and elongation efficiency increased significantly.  When the results were analyzed with regards to the effect of Zn2+, Cu2+ and Mn2+, it was observed that the highest growth and elongation efficiency were obtained in samples containing Zn2+.