Çinko, titanyum ve alüminyum katkılı bakır oksit nanoparçacıkların antibakteriyel etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of antibacterial effects of zinc, titanium and aluminum doped copper oxide nanoparticles
Yazar: MUSTAFA YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ÇİĞDEM ORUÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Günümüz teknoloji araştırma konularının başlıcalarından biri nano teknolojidir. Bu konuda dünyanın her yerinde oldukça yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. Nanoparçacıklar da bu teknoloji içinde büyük bir yer kapsar. Nanoparçacıkların pek çok konuda olduğu gibi antibakteriyel özellikleri de üzerinde çok çalışma yapılan bir alandır. Doğada pekçok element antibakteriyel özellik gösterir. Örneğin ilk yoğun çalışmalar gümüş nanoparçacıklar üzerinde olmuştur. Ama gümüş, elde etmesi ve üretilmesi pahalı bir malzemedir. Bu nedenle daha kolay ve ucuz elde edilebilen bakır, gümüşe alternatif olarak literatürdeki yerini almıştır. Çok çeşitli kolay üretim yöntemlerine sahip bir geçiş oksit metali olan bakır oksit nanoparçacıkları (CuO), çeşitli bakteri türlerine karşı antimikrobiyal ajan olarak kullanılabilir.Bu antibakteriyel nanoparçacıkların teknolojik olarak duvar boyasından giysilere, tıptan tarıma kadar pek çok alanda kullanım alanı bulunmaktadır.Sol-jel yöntemi ile bu tür bakır oksit nanoparçacıklar kolaylıkla üretilebilmektedir.CuO nano parçacıkların antibakteriyel özelliklerinin arttırılmasında katkı malzemesi kullanmak sıkça başvurulan bir yoldur.
Bu tezde, öncelikle Saf CuO ve %4, %8, %12 ve %16  oranında (çinko, titanyum ve alüminyum) katkılanmış CuO nano parçacıklar "Sol-Jel" yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen tüm nano parçacıkların FESEM, FTIR ve XRD analizleri yapılmıştır. Bu analiz sonuçları, üretilen parçacıkların, nanoparçacık olduklarını ve katkılamaların doğru olduğunu göstermiştir. Saf CuO nanopartikül boyutları yaklaşık 50 nm ve katkılı nanoparçacıklarda ise yaklaşık 80 nm civarındadır. Sonra tablet haline getirilen nanoparçacıklar, YTÜ-Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümünde, Escherichia coli (E. coli) bakterisi kullanılarak bakteri ekim işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ekim sonuçları değerlendirildiğinde genel olarak saf CuO ya göre katkılımanın antibakteriyel etkiyi arttırdığı görülmüştür. En yüksek antibakteriyel etkiyi sağlayan katkılar sırasıyla ortalama Al (%27), Zn (%15) ve Ti(%6) oranında inhibisyon zonlarının büyümesine neden olmuşlardır. Tüm veriler değerlendirildiğinde ise % 8 lik Alüminyum katkılamanın en yüksek antibakteriyel etkiyi "yüzde 34" lük artış ile gösterdiği tespit edilmiştir.  Sonuç olarak CuO ya katkılama yapmanın antibakteriyel etkiyi arttırdığı ve en iyi etkinin Al katkılamak olduğu görülmüştür.

Abstract:
One of the main technology research topics today is nanotechnology. Intensive studies are being carried out on this subject all over the world. Nanoparticles also occupy a large place in this technology. As with many other subjects, the antibacterial properties of nanoparticles are an area where much research has been done. Many elements in nature show antibacterial properties. For example, the first intensive studies were on silver nanoparticles. But silver is an expensive material to obtain and produce. For this reason, copper, which can be obtained more easily and cheaply, has taken its place in the literature as an alternative to silver. Copper oxide nanoparticles (CuO), a transition oxide metal with a wide range of easy production methods, can be used as antimicrobial agents against various types of bacteria. These antibacterial nanoparticles find technological use in many areas, from wall paint to clothing, from medicine to agriculture. Such copper oxide nanoparticles can be easily produced by the sol-gel method. Using additives is a frequently used way to increase the antibacterial properties of CuO nanoparticles.
In this thesis, primarily pure CuO and CuO nanoparticles doped with 4%, 8%, 12% and 16% (zinc, titanium and aluminum) were produced by the "Sol-Gel" method. FSEM, FTIR and XRD analyzes of all produced nanoparticles were performed. These analysis results showed that the particles produced were nanoparticles and the doping was correct. The dimensions of pure CuO nanoparticles are approximately 50 nm and doped nanoparticles are approximately 80 nm. Then, the nanoparticles were turned into tablets and bacterial cultivation was carried out using Escherichia coli (E. coli) bacteria at YTU-Department of Molecular Biology and Genetics. When the seeding results were evaluated, it was generally seen that doping increased the antibacterial effect compared to pure CuO. The additives that provided the highest antibacterial effect caused the growth of inhibition zones at an average rate of Al (27%), Zn (15%) and TiO (6%), respectively. When all the data were evaluated, it was determined that 8% aluminum doping showed the highest antibacterial effect with an increase of "34 percent". As a result, it was seen that doping CuO increased the antibacterial effect and the best effect was doping Al.