Polilaktik asit
modifiye odundan biyobozunur antimikrobiyal filament geliştirilmesi ve 3 boyutlu yazıcıda basılabilirliği / Development of fully degredable biocomposite production using heat treatment wood and bioplastic.
Yazar: ELİF YURTTAŞ
Danışman: PROF. DR. NADİR AYRILMIŞ ; PROF. DR. MANJA KİTEK KUZMAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products
Dizin: Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles ; Yeşil sentez = Green synthesis ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Çevresel kaygılardaki artış, biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerin geliştirilmesine olan ilgiyi artırmıştır. Bu tez çalışması kapsamında, 3-boyutlu yazıcı için antimikrobiyal biyo- filamentler geliştirilmiştir. Biyolojik olarak parçalanabilen polilaktik asit (PLA) matrisi ile takviye malzeme olarak ısıl işlemle muamele edilmiş ve kontrol odun unu (Fraxinus excelsior) %5 ve%10 oranlarında kullanılmıştır. Biyokompozit filamentlere antimikrobiyal etki sağlamak için odun unu yeşil olarak sentezlenen gümüş nanopartiküller (AgNPler) ile muamele edilmiştir. AgNPlerin yeşil sentezinde Liquidambar orientalis yaprak ekstraktı kullanılmıştır. Üretilen biyokompozit filamentlerin mekanik özelliklerini berlirlemek amacıyla çekme direnci/çekmede elastikiyet modülü, eğilme direnci/eğilmede elastikiyet modülü ve darbe direnci testleri, termal özellklerini belirlemek için Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) yapılmıştır. Biyokompozit numunelerin antibakteriyel etkisini belirlemek için, Escherichia coli ATCC 25922 ve Staphylococcus aureus ATCC 6538'e karşı antifungal etkisi için ise, Candida albicans ATCC 10231' ye karşı aktivitesi araştırılmıştır. Biyokompozit filamentlerin morfolojik özelliklerini İndüksiyonla Birleşmiş Plazma Optik Emisyon Spektroskopisi (ICP-OES), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), UV-görünür Spektrometre ve Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FTIR) analizleri ile karakterize edilmiştir. 
Sonuçlar, ısıl işlemli odun unu/ yaprak ekstraktı ile sentezlenen AgNPler takviyeli biyokompozit grubunun en yüksek çekme modülüne sahip olduğunu göstermiştir. Odun unu katılması ile Odun/PLA biyokompozitinin termal stabilitesinde iyileşmeler görülmüştür. ICP-OES verilerine göre en fazla gümüş içeriği kontrol odun unu/ yaprak ekstraktı ile sentezlenen AgNP biyokompozit grubunda görülmüştür. AgNP içeren biyokompozit numune gruplarının antifungal ve antibakteriyel etkisi açıkça görülmüştür.

Abstract:
The increase in environmental concerns has increased interest in the development of biodegradable materials. Within the scope of the thesis, antimicrobial biofilaments were developed for 3D printing. Biodegradable polylactic acid (PLA) matrix was treated with heat treatment as reinforcement material and control wood flour (Fraxinus excelsior) was used at 5% and 10% ratios. Thermally modified wood with green-synthesized silver nanoparticles (AgNPs) to provide antimicrobial effect to biocomposite filaments. Liquidambar orientalis leaf extract was used for the green synthesis of AgNPs. In order to determine the mechanical properties of the produced biocomposite filaments, tensile strength / tensile modulus of elasticity, bending strength/ modulus of elasticity in bending and impact strength tests, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were performed to determine their thermal properties. In order to determine the antibacterial effect of biocomposite samples, its activity against Escherichia coli ATCC 25922 and Staphylococcus aureus ATCC 6538, and its activity against Candida albicans ATCC 10231 was investigated for its antifungal effect.
Morphological properties of biocomposite filaments were characterized by Induction Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), Scanning Electron Microscopy (SEM), UV-visible Spectrometer and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis.
The results showed that AgNP reinforced biocomposite group synthesized with heat-treated wood flour/leaf extract had the highest tensile modulus. Improvements were observed in the thermal stability of wood flour/PLA biocomposite with the addition of wood flour. According to ICP-OES data, the highest silver content was observed in the AgNPs biocomposite group synthesized with control wood flour/leaf extract. Antifungal and antibacterial effects of biocomposite sample groups containing AgNPs were clearly seen.