Metal oksit katkılı nanofiber üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of metal oxide doped nanofiber
Yazar: ALMİLA ÖZTEN
Danışman: PROF. DR. AHMET TÜRK
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Antibiyotiklerin kötüye kullanılması ve bunun sonucunda ilaca dirençli bakterilerin ortaya çıkması sebebiyle bakteriyel enfeksiyonlar insanları etkileyen ve yaşamı tehdit eden bir sorun olarak ortaya çıkmıştır. Bu sebeple antibakteriyel özellik gösteren yeni malzemelerin geliştirilmesi son derece önemli bir konu olmaya devam etmektedir. Nanoteknolojinin gün geçtikçe artan gelişimi sayesinde, nanomalzemeler bakteriyel enfeksiyonla mücadele araştırmaları için önem kazanmaya başlamıştır. Nanoyapıdaki malzemeler, bakterilerin üremesini önleyerek güçlü antibakteriyel aktivite gösterdiği için sağlık uygulamalarında yeni gelişmekte olan bir alandır. Günümüzde polivinilalkol (PVA) hidrofilik, biyouyumlu ve toksik olmayan yapıya sahip en çok kullanılan biyomalzemelerden biridir. Çalışmalarda PVA nanofiberlerin kullanımı ile daha yüksek yüzey alanı sağlanması ve dolayısıyla hücrelerin daha kolay büyümesine olanak sağladığından biyomalzeme alanında kendisine geniş bir yer bulmaktadır. PVA nanofiberler, üç boyutlu yapısının hücre çoğalması ve büyümesindeki pozitif etkisi sayesinde doku mühendisliği uygulamalarında doku iskelesi çeşitlerinin yapımı veya onarımında kullanılmaktadır. Ayrıca PVA nanofiberlerin yara örtüsü, doku iskelesi, ilaç salınımı, membranlar ve yumuşak doku uygulamaları gibi birçok alanda kullanımı yaygınlaşmaktadır. Polimer esaslı nanofiberlerin üretiminde düşük maliyetli ve kolay uygulanabilir olması nedeniyle en çok kullanılan yöntem elektroeğirme prosesidir. Elektroeğirme yönteminde önceden belirlenmiş oranda hazırlanan polimer çözeltisine yüksek gerilim uygulanarak nanofiber yapısı oluşturulmakta ve bir toplayıcıda biriktirilmesi ile nanofiber mat üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu tez çalışmasında antibakteriyel özellik göstermesi beklenen metal oksit katkılı PVA nanofiberlerin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, molibden oksit (MoO3) katkısı ile PVA nanofiberler elektroeğirme yöntemi ile elde edilmiştir. İlk olarak, MoO3 tozlarının partikül boyut analizi ve elektroeğirmede kullanılmak için oluşturulan solüsyonların viskozite ölçümleri yapılmıştır. Üretim sonrası elde edilen numunelerin morfolojik özelliklerinin belirlenmesi için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bunların yanı sıra numunelerin yapısal özelliklerinin belirlenmesi için Enerji Dağılım Spektrometre (EDS), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-Işını Kırınımı (XRD) analizleri yapılmıştır. Son kısımda ise ısıl işlem sonrası numunelere in vitro özelliklerini belirlemek amacıyla yapay vücut sıvısı (SBF) içinde biyoaktivite testi ve antibakteriyel aktivitesini belirlemek için ise disk difüzyon ve koloni sayımına dayalı yöntemler uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre MoO3 katkısının nanofiberin antibakteriyel özelliklerine pozitif etkisi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
As a result of the misuse of antibiotics, drug resistant bacteria strains have been emerged and arise as a life-threatening problem. Because of this reason, development of new materials that have antibacterial properties is still seen as an important topic. With the ever-increasing development of nanotechnology, nanomaterials are started to gain importance for the bacterial infection control research. Nanostructured materials can show strong antibacterial activity with the prevention of bacterial growth, and therefore, is a newly developing topic in the health industry. Nowadays, polyvinyl alcohol (PVA) is one of the most used biomaterials with the help of its hydrophilic, biocompatible, and non-toxic properties. In the studies, because of the advantage of wider surface area with the use of PVA nanofibers, therefore allowing cells to proliferate more easily, PVA nanofibers can find more widespread use in the field of biomaterials. Because of its three-dimensional structure, PVA nanofibers have positive effects on cell proliferation and cell growth, and therefore, have a field of use in the tissue engineering applications for building or repairing of tissue scaffold varieties. Besides, usage of PVA nanofibers is becoming more widespread in the field as wound dressing, tissue scaffold, controlled drug release, membranes and soft tissue applications. Because of the low cost of production and easy to do application of polymer-based nanofibers, electrospinning process is mostly used. In the electrospinning process, nanofibers are obtained by applying voltage between the polymer solution and the counter-collector. In this thesis, it is aimed to produce metal oxide added PVA nanofibers, which are expected to show antibacterial properties. In this context, PVA nanofibers has been produced by the electrospinning process with the molybdenum oxide (MoO3) addition. Firstly, particle size analysis of the MoO3 particles and viscosity analysis of the prepared solutions for the electrospinning has been done. Subsequently, SEM analysis is achieved to determine the morphological characterization of samples. Besides, for the structural analysis of the samples, EDS, FTIR and XRD analysis have been performed. In the last part, after the heat treatment, bioactivity test in SBF to determine the in vitro properties is carried out and disc diffusion and colony forming measurement methods is performed to determine the antibacterial properties. According to obtained results, it was determined that MoO3 additive had positive effect on antibacterial properties of nanofibers.