Elektroçekim yöntemiyle gözenekli lif üretimi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarının incelenmesi
Production of porous fiber by electrospinning method, characterization and investigation of application areas
Yazar: SEMA SAMATYA YILMAZ
Danışman: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Doku iskeleleri = Tissue scaffolds ; Nanolif = Nanofiber ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
Biyobozunur ve biyouyumlu polimerlerden biri olan poli(laktik asit) (PLA); kimya, tekstil, gıda, tıp ve medikal gibi alanlarda kullanımı en sık tercih edilen yenilenebilir malzemelerden biridir. PLA, yüksek çekme dayanımına sahip olmasının yanı sıra düşük uzama ve yüksek kırılganlık özellikleri sebebiyle bazı alanlarda kullanımı sınırlanmaktadır. Tıbbi alanlarda kullanımı sıklıkla tercih edilen sentetik polimerler arasında olan poliüretan (PU) ise, yüksek elastikiyet, kısmen kan ve doku uyumlu yapıya sahip olarak bilinmektedir. Birbiriyle kısmen uyumlu PLA-PU polimer karışımı da, sertliği ve tokluğu dengelemek amacıyla hazırlanmaktadır. Nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte, nano boyuttaki malzemelerin üstün özellikler gösterdiği fark edilmiştir. Nanolif eldesi amacıyla kullanılan en etkili metot, elektroçekim yöntemidir. Önceki çalışmalarda, PLA-PU karışımları farklı yöntemlerle (ekstrüzyonla eriyikten karıştırma, çözeltiden dökme gibi) hazırlanmıştır. Ancak PLA-PU karışımlarından nanolif oluşturma çalışmalarına literatürde rastlanmamıştır. Bu doktora tez çalışmasında elektroçekim yöntemiyle PLA-PU polimer karışımlarından nanolif üretiminin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Bununla birlikte farklı uyumlaştırıcı tiplerinin PLA-PU karışımlarından elde edilen nanoliflerin özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. Ayrıca, içi boş PLA-PU nanolif üretimi, PLA ve PU polimerlerinden çift bileşenli nanolif eldesi ve gümüş nanopartikül (Ag NP) katkılı içi boş PLA-PU nanolifleri ile PLA veya PU içerisine Ag NP eklenmesiyle çift bileşenli nanolif yüzeyi üretimi hedeflenmiştir. Elde edilen bu nanoliflerin karakterizasyon özelliklerine yönelik analizlerinin gerçekleştirilmesinin yanı sıra son kullanım alanlarının belirlenmesi amacıyla; antibakteriyel etki, sitotoksisite (biyouyumluluk), elektriksel iletkenlik, sıvı emicilik ve kuruma süresi gibi davranışlarının analiz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, deri doku iskelesi ile antibakteriyel yara örtüsü olarak kullanılabilecek ve sensör uygulamalarında potansiyel kullanım alanı bulabilecek yarı iletken nanomalzemeler başarıyla elde edilmiştir.

Abstract:
Poly(lactic acid) (PLA), one of biodegradable and biocompatible polymers, is one from renewable materials used in areas like chemistry, textile, food and medical. PLA has a high tensile strength, but its use is limited in some areas due to its low elongation and high brittleness. Polyurethane (PU), from synthetic polymers that is often used in medical fields, is known to have high elasticity, partly blood and tissue compatible. A partially compatible PLA-PU polymer blends are prepared to balance hardness and toughness. Nanoscale materials are shown superior properties. The electrospinning is the most effective method to produce nanofibers. In previous studies, PLA-PU blends were prepared by different methods (such as mixing from melt by extrusion, solution casting). However, studies on creating nanofibers from PLA-PU blends have not been found in the literature. In this doctoral thesis, it has been aimed to produce nanofibers from PLA-PU polymer blends by electrospinning. Also, the effects of different compatibilizers on properties of PLA-PU nanofibers were investigated. In addition, production of both hollow PLA-PU nanofibers and by adding silver nanoparticle (Ag NP) them and production of bicomponent nanofibers from PLA and PU and by doping Ag NP into PLA or PU have been aimed. To analyse the characterization of nanofibers, as well as to determine their end-use areas; analysis of the behaviours of antibacterial effect, cytotoxicity (biocompatibility), electrical conductivity, liquid absorbency and drying time were carried out. So, skin tissue scaffolds, antibacterial wound dressings and potential nanomaterial for sensor applications have been successfully obtained.