Tekstil endüstrisinde kullanılmak üzere karbon nanoparçacıkların sentezi ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and antimicrobial properties of carbon nanoparticles for their use in textile industry
Yazar: MUNA ATAY
Danışman: DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK ; PROF. DR. BELMA ÖZBEK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Nanomalzemelerin tekstil endüstrisine uygulanmasıyla birlikte daha ekonomik, hijyenik ve konforlu kumaş, boya vb. ürünlerin üretilebilmesinin de önünün açılmıştır. Spor giyimde kullanılan kumaşlarda sıklıkla karşılaşılan koku ve sararma gibi bakterilerin sebep olduğu sorunlara karşı etkili nanoparçacık katkılanmış ürünler son yıllarda sıklıkla karşımıza çıkmaktadır. Fakat yıkama ile suya karışan bu parçacıkların çevre ve sağlık problemlerine sebep olabileceğine dair bilimsel kanıtlar, ticari ü8fknprünlerin yaygınlaşması açısından kaygı vericidir.Flüoresans karbon nanoparçacıklar (FKNPler) veya diğer adıyla karbon nanodotlar (noktacıklar), karbon temelli nanomateryallerin fotolüminisans özelliği bulunan güncel bir formudur. Katlı grafen veya yoğun karbon etrafında rastgele dallanmış amorf karbon iskelet şeklinde karşımıza çıkan bu nanoparçacıklar, yarı iletken kuantum noktacıklarına benzer boyut, kristal yapı ve yüzey özelliklerine bağlı floresans özelliklerin yanı sıra, yüksek iletkenlik ve UV bölgede ışığın emilimi gibi daha birçok özelliğe sahiptir. Genel olarak hücre işaretleme/görüntüleme ve elektro-optik uygulamalarda kullanılan parçacıklar, diğer karbon nanomalzemelerden ve yarı iletken kuantum noktacıklarından farklı olarak oldukça kolay, çevre dostu yöntemlerle (ısıl, mikrodalga, hidrotermal, sonikasyon vb.) ve ucuz karbon kaynaklarından (yemek artıkları, meyve ve bitki özütleri, içecekler gibi) gram ölçekte ve suda birkaç saatte üretilebilmektedirler. Bu yüksek lisans bitirme tezinde, meyan kökü ekstresinin
doğal karbon kaynağı olarak kullanılması ile elde edilen hidrofilik ve hidrofobik FKNPlerin, dört
farklı pamuk ve polyester kumaşa entegrasyonu ile, yıkamaya dayanıklı antimikrobiyal özellik
gösteren kumaşlar üretilmesi amaçlanmıştır. 10-20 nm parçacık boyutuna sahip nanoparçacıkların hidrofilik olanların kumaş yüzeyine tutturulması için yapılan denemelerde, yıkama sonrası suya geçişin ancak gluteraldehit varlığında kontrol edilebileceği, alternatif olarak elde edilen hidrofibik nanoparçacıklarında kumaştan yirmi yıkama sonrasında dahi ayrılmadığı, örnek boyar madde Nile Red'i başarı ile tuttuğu gösterilmiştir. Ayrıca, antimikrobiyal etkinin incelendiği çalışmalarda, hidrofobik FKNP emdirilmiş kumaş örneklerinde Staphylococuus aureus (gram pozitif) ve Escherichia coli O157:H7 (gram negatif) bakterilerinin tutunması azalmışken, özellikle gram pozitif hücrelerde belirgin bir şekilde kumaşa yakın bölgelerde hücre büyümesinin sıfırlandığı gözlenmiştir. Bu tezden elde edilen bulgular, floresans karbon nanoparçacıkların sadece tekstil alanında değil, biyomedikal cihaz ve implant, ilaç, tıp, gıda, ambalaj, boya, filtre ve membran teknolojileri vb. birçok alanda kullanılabilme potansiyeli taşıdığını göstermektedir.

Abstract:
Together with the application of nanomaterials to the textile industry, teztile products and
dyes that are more economical, hygienic and comfortable fabrics, paints and so on. products can
be produced. Recently, nanoparticle doped products which are effective against the problems which are frequently encountered in the fabrics caused by bacteria (such as odor and yellowing) are became popular for their used in sportswear. However, there are many scientific evidence that these particles might mixed with water by washing and this could cause environmental and health problems. It limits the wideworld spread of commercialisation of such products.Fluorescence carbon nanoparticles (FCNPs), or so-called carbon nanodotes, are a current form of carbon-based nanomaterials with photoluminescent properties. These nanoparticles appear in the form of randomly branched amorphous carbon skeleton around folded graphene or dense carbon. Fluorescence carbon nanoparticles have similar properties to semiconductor quantum dots as well as fluorescence properties due to particle size, crystal structure and surface properties, as well as many other properties such as high conductivity and absorption of light in the UV region. FCNPs, which are generally used in cell marking / imaging and electrooptic applications, are different from other carbon nanomaterials and semiconductor quantum dots since they can be produced in gram scale using water as solvent in an hour using very easy, environment-friendly methods (thermal, microwave, hydrothermal, sonication etc.) and cheap carbon sources (food residues, fruit and plant extracts and beverages). In this master's thesis, Production of washing resistant, antimicrobial fabrics by integration of the hydrophilic and hydrophobic FCNPs obtained from licorice extract as a natural carbon source to four different cotton and polyester fabrics. In the experiments carried out for
attaching the hydrophilic nanoparticles of 10-20 nm hydrodynamic radius to the textile surface
the transition of FCNPs to water after washing can be controlled only in the presence of gluteraldehyde as cross-linker agent. It has been shown that the hydrophobic nanoparticles on the other hand obtained as an alternative are not separated from the fabric even after twenty washes and successfully retain the sample dye, Nile Red. Furthermore, in studies examining the anti-microbial effect, the adhesion of Staphylococuus aureus (gram positive) and Escherichia coli O157: H7 (gram negative) bacteria in hydrophobic FCNP-impregnated fabric samples decreased, while cell growth was markedly reduced, especially in gram-positive cells. The findings obtained from this thesis, shows that fluorescence carbon nanoparticles could have the potential not only in the field of textile but also in various industrial areas including biomedical device and implant technologies, pharmaceutical, medical, food packaging, paint, filter and membrane technologies.