Biyoaktif selüloz temelli antimikrobiyal nano metal-organik kafeslerin sentezi
Synthesis of bioactive cellulose based antimicrobial nanometal-organic frameworks
Yazar: ELİF YEMENİCİLER KAYHAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA YILMAZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı / Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada nanokristal selüloz, geniş yüzey alanı, yüksek özgül mukavemet ve benzersiz optik özelliklere sahip bir tür doğal biyopolimer olan selüloz temelli floresans bir antimikrobiyal materyal tasarlandı. Bu materyali hazırlayabilmek için; 4-sülfo-1,8-naftalik anhidrit potasyum tuzu ve 3-amino-1-propanol ile tepkimeye sokularak, floresans bir bileşik elde edildi. Selüloz ile hekzametilen diizosiyanat belli koşullarda etkileştirildi ve sentezlenen 4-sülfo-N-(3-hidroksipropil)-1,8-naftalimid, potasyum tuzu (Nap) bileşiği fonksiyonlu selüloz türevi ile etkileştirildi. 
Elde edilen bu materyal farklı anyonlara karşı etkileri incelendi ve sadece Cr(VI) karşı seçici olduğu bulundu. UiO-66 ve ZIF-8 Metal kafeslerin hazırlandıktan sonra sulfonat grubundaki K+ iyonu Ag+ iyonu ile yer değiştirilerek floresans özellik gösteren antimikrobiyal bir materyal elde edildi. UiO-66-Cel-Nap-Ag+ ve ZIF8-Cel-Nap-Ag+ Metal kafeslerin hazırlandıktan sonra NaBH4 ile indirgenerek Ag+ iyonları Ag nanopartikül haline getirildi. Hazırlanan bu antimikrobiyal floresans metal organik kafeslerin yapıları farklı teknikler (1H-NMR, FTIR, SEM, XRD, kullanılarak aydınlatılmıştır. Hazırlanan materyallerin antimikrobiyal çalışmaları için yedi patojen bakteri ve bir maya kullanıldı. ZIF-8 bazlı malzemelerin UiO-66'ya göre daha iyi antimikrobiyal özelliklere sahip olduğu bulunurken, Ag+ içeren malzemelerin mikrobiyallere karşı AgNP içerenlere göre daha etkili olduğu belirlendi. En etkili materyalin ZIF-8-Cel-Nap-Ag+ olduğu ve 0,0024 mg/mL MİK değerinde E. coli'ye karşı önemli antibakteriyel etkiye sahip olduğu bulundu.

Abstract:
In this study, nanocrystalline cellulose, a cellulose-based fluorescent antimicrobial material, which is a kind of natural biopolymer with large surface area, high specific strength and unique optical properties, designed. In order to prepare this material; A fluorescent compound was obtained by reacting 4-sulfo-1,8-naphthalic anhydride with potassium salt and 3-amino-1-propanol. Cellulose and hexamethylene diisocyanate will be reacted under certain conditions, and the synthesized 4-sulfo-N-(3-hydroxypropyl)-1,8-naphthalimide, potassium salt (Nap) compound was interacted with the functional cellulose derivative. The effects of this material against different anions were examined and it was found to be selective only against Cr(VI). 
After the preparation of UiO-66 and ZIF-8 metal cages, an antimicrobial material with fluorescent properties was obtained by replacing the K+ ion in the sulfonate group with the Ag+ ion. After preparing the UiO66-Cel-Nap-Ag+ and ZIF8-Cel-Nap-Ag+ metal cages, Ag+ ions were turned into Ag nanoparticles by reducing them with NaBH4. The structures of these prepared antimicrobial fluorescent metal organic cages were elucidated using different techniques (1H-NMR, FTIR, SEM, XRD. Seven pathogenic bacteria and one yeast were used for antimicrobial studies of the prepared materials. While it was found that ZIF-8-based materials had better antimicrobial properties compared to those of UiO-66, it was determined that materials containing Ag+ were more effective against microbial than those containing AgNPs. It was found that the most effective material was ZIF-8-Cel-Nap-Ag+ and it had a significant antibacterial effect against E. coli at a MIC value of 0.0024 mg/mL.