UV ile kürleşebilen antibakteriyel kaplamalar
UV curable antimicrobial coatings
Yazar: HİCRET KIRTAY
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bilimsel ve teknolojik olarak nano boyutlu malzemelerin hazırlanabilmesi nanomalzemelerin  polimer yüzeyindeki dağılımı, kendiliğinden düzenlenmesi ve hücre-substrat etkileşimine olanak tanıyacaktır. 50 nm altında boyutu olan  bir maddede kuvantum fiziği kuralları geçerli olur.  Bunun sonucunda maddenin iletkenliğinde, sertliğinde, reaktifliğinde, renginde değişme olması beklenir. Bu  tür değişimler daha küçük, daha ucuz ve daha kesin çözümler için tüm endüstriyel sektörlerde  nanoteknoloji uygulamalarına yönelik yararlı olacaktır. Çalışmada kullanılan fotopolimerizasyon yöntemi, özellikle oda sıcaklığında hızlı kürleşme, çevreci olması ve düşük fiyat özellikleri açısından öne çıkmakta ve gerek endüstriyel gerekse akademik açıdan polimer kimyasının önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Bu alandaki gelişmeler, mikroelektronik, diş dolguları, kemik biyomalzemeleri, kaplamalar, yapıştırıcılar, baskı mürekkepleri, doku mühendisliği veya polimerik malzemeleri içermektedir.
Metal nanoparçacık/polimer kompozitler geçmiş yıllarda önem kazanmıştır. Elektronik, optik ve mekanik özellikleri nedeniyle, optik, sensör dizaynı, kanser tanısı ve hedefli ilaç salımı, katalitik, fotoimaj, baskı ve antibakteriyel kaplamalarda metal nanoparçacıklar yer almaktadır.
Burada polimer seçimi özellikle parçacık özellikleri ve sonuç nanokompozit malzemeleri açısından önemlidir. Nanoparçacık/polimer kompozitleri hazırlamada kullanılan genel metot, önceden hazırlanan nanoparçacıkların polimer matriksi içinde fiziksel olarak dağılımını göstermektedir, ancak bu dağılım her zaman homojen olmayabilir.
Diğer bir yaklaşım, inorganik nanoparçacıkların  monomer içinde dağıtılmasıyla polimer sentezidir.  En hassas ve önemli yol ise metal nanoparçacıkların polimerizasyon işlemi esnasında in situ olarak elde edilmesidir.  Bu da parçacık büyüklük kontrolü, dağılımı ve şekli üzerinde önemli rol oynar.
Bu çalışmada metal (Zn) tuzunun fotokimyasal olarak in-situ metal oksit  nanoparçacıklarına indirgenmesi hedeflenmiştir.   Ayrıca farklı akrilat ve metakrilatların çapraz bağ oranlarındaki değişimin nanoparçacık boyut, şekil ve dağılımına etkisi araştırılmıştır. Kullanılan farklı başlatıcıların ve başlatıcı moleküllerin yapısının nanoparçacık  stabilizasyonu üzerindeki etkisinin yanısıra metal tuzlarının metaloksit nanoparçacıklara indirgenme mekanizması etkisi de incelenmiştir.
ZnO nanoparçacıklarının, boyar maddeler, boyaya duyarlı güneş pilleri, fotokatalizör ve sensörlerde endüstriyel uygulamaları mevcuttur. ZnO oda sıcaklığında 3.37 eV enerji aralığıyla yarı iletken ve geniş bant aralığındadır ve ZnO nanoparçacıklarının katalizör olarak uygulamalarında geniş yüzey ve yüksek katalitik aktivitesi sayesinde büyük faydaları vardır.  Bu nedenle bu çalışmada hedeflenen metal oksit nanoparçacıklarının in-situ olarak tekrarlanabilir boyut ve şekilde fotopolimerizasyon tekniğiyle elde edilmesi ve sentezlenen çapraz bağlı polimerin ZnO metaloksitlerinin varlığında elde edilen nanokompozit filmlerin antibakteriyel özellikleri incelenecektir.

Abstract:
Preparation of chemical structures in nanosize makes possible for new studies in the fields of science and technology in the terms of self-assembly, particularly surface organization of nanomaterials and cell/substrat interaction. Quantum physics rules are apply to when a material has less than 50 nm in size. These are expected to cause some changes  such as conductivity, rigidity, reactivity and color of material. Such an alterations are useful for all industrial segments that nanotechnology will be useful for easier, cheaper and exact solutions. . Photopolymerization method are going to employ in project constitutes a significant portion of polymer chemistry in terms of academic as well as industrial. In particular with rapid room temperature curing, environmentally friendly and low cost characteristics enhancements in such area involving microelectronic, fillings(teeth), bone biomaterial, coatings, adhesives, printing inks, and tissue engineering have been possible with polymeric material. 
In the past year, metal nanoparticles/polymer nanocomposites has gained importance. Due to electronical, optical, mechanical properties, they take part in optic, sensor design, photoimage, catalytic and patterning and antimicrobial coatings.
Selection of the polymers is of great importance for particle properties and final nanocomposite product. Conventional method can be used to prepare nanoparticle/polymer composites is physical dispersion of ready-prepared nanoparticles in the polymer matrix however, it doesn't always end up homogenous dispersion. 
Another approachment is constituting of polymer by dispersing inorganic nanoparticles in monomer system. The most sensitive and remarkable is to acquire in situ  metal nanoparticles simultaneously with polymerization process and these plays a crucial role on control of shape, size and distrubution of particle. 
In this study in-situ photochemical reduction from metal (Zn) salts to metal oxide (ZnO) nanoparticles is aimed. The effect of polymer matrix will be analyzed, and the effect  of change in ratio of different crosslink density for various acrylates and methacrylates on nanoparticle size, shape and distiribution will be investigated. Moreover the effect on stabilization of metal and metal oxide nanoparticles by different photoinitiators which are used and its structures are examined.
ZnO nanoparticles are widely used in industrial applications such as pigments, dye-sensitized solar cells, photocatalyst, and sensors. ZnO is a wide band-gap semi-conductor (II–IV) with an energy gap of 3.37 eV at room temperature and ZnO NPs have a great advantage in their application as catalysts due to their large surface area and high catalytic activity. The control of zinc oxide nano particles size and shape haven't lost importance yet in the scientific environment, because certain controlled shape and size has significant importance in the processes involving optical, electronical and catalytic. Specially due to the optical properties is connected to the particle shape, the presence of zinc oxide nano particles in composites enables final product to use in the field of nanotechnology. Obtained nanocomposite films' anti-bacterial/microbial properties are also investigated in the presence of in-situ produced metal and metaloxide nanoparticles such as ZnO etc.