Katalog

Tekstillerde Nanoteknoloji Uygulamaları: Gümüş Nanotanecik Katkılı Antimikrobiyal Tekstiller Prof. Dr. Emel Önder (İstanbul Teknik Üni.), Doç. Dr. Nihal Sarıer (İstanbul Kültür Üni.) P eriyodik Çizelge’nin 47 numaralı elementi, soy metallerden olan Gümüş’ün (Ag) eldesi ilk kez M.Ö.3000’lerde Anadolu’da başlamıştır. Gümüşün erime noktası 962°C, erime ısısı 104 Jg1’dır. Katı haldeki yoğunluğu 10500 kgm3’tür. Çoğu bileşiklerinde +1 (Ag+1) değerliklidir. Gümüş ısıl iletkenliği ve elektriksel iletkenliği en yüksek olan elementtir.Isıl iletkenlik değeri 429 W(mK) 1 , elektriksel iletkenliği 6.8x107 Siemensm1 olan gümüşün termal iletkenlik, elektriksel iletkenlik, elektromanyetik ekranlama, antimikrobiyallik gibi üstün özelliklerinden yararlanarak işlevselleştirilmiş teknik tekstil üretimine yönelik çeşitli endüstriyel uygulamalar yapılmakta bu alanda yoğun araştırmalar sürdürülmektedir. ya genelinde her yıl yaklaşık olarak 320 ton “nano gümüş” üretilmektedir. ça yüksek bir dirence sahiptir. Ancak nano boyuttaki gümüş tanecikleri hücre duvarını ve hücre zarını kolayca geçerek çekirdeğe kadar ulaşır. Çekirdekte, DNA’nın yapısındaki sisteyn (Cysteine; Cys) moleküllerinin “amin” ve “thiol” gruplarına bağlanarak DNA’nın işlevini kaybetmesine neden olur. Böylece ortamda bulunan gümüş sayesinde çok yüksek bir antimikrobiyal etkinlik elde edilir. Üstün antimikrobiyal özelliği ile nano gümüşün tıbbi, spor ve günlük giysilerdeki uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır. Tıbbi uygulamalarda, doktor, hemşire ve hastaların kullandıkları maskeler, eldivenler, gömlekler, ameliyathane örtüleri, gereçleri, diabet hastalarına giydirilen çoraplar, büyük yaralar için sargı bezleri öne çıkmaktadır. Öte Gümüş iyonları (Ag+) içeren çözeltiden kimyasal ildirgeme yöntemi ile Gümüş nanotaneciklerin eldesi. http://www.silverinstitute.org/site/ CBT 1325/ 13 10 Ağustos 2012 Bilinen üç yüzü aşkın endüstriyel üründe gümüş ya yüzeye elektrokaplama yöntemi ile uygulanmakta ya da çok ince metal lif olarak kumaş dokuya katılmaktadır. Öte yandan, gümüşün polimer yapılara katılabilmesi, böylece kalıtsal olarak Ag’yi bünyesinde bulunduran polimer nanokompozitleElektroeğirme yöntemiyle hazırlanmış naylon nano iplerin Elektron Mikroskop (SEM) görüntü rin üretilmesü. Yüzeyde homojen bir dağılıma sahip olan na si ve tekstilno gümüş tanecikleri görülmektedir. (Kaynak: lere uygulanhttp://nanotextiles.human.cornel.edu/researc.htm) ması önemli bir yenilik olarak değerlendirilmektedir. Bu amaçla, erimiş halde bir polimer içinde ya da bir tekstil yüzeyinde Ag+1 çözeltisinden indirgenmeyükseltgenme tepkimesi yürütülerek Ag nanotanecikler elde edilip yapıya katılabilir, veya önce Ag nanotanecikler (nano gümüş) su fazından indirgenerek ayrılır, daha sonra liflere ve kaplamalara ilave edilir. Bugün, dün Antimikrobiyal yüzey kaplamalar, tıpta ve gıdaların sanitizasyonunda önemli bir yer tutar. Doğal ya da sentetik polimerler, çok çeşitli reaktifler kullanılarak antibakteriyal özellik kazandırılmaktadır. Tekstil bir yapıya antimikrobiyal özellik kazandırılması genellikle bitim sürecinde uygulanan, bakteri ve mantarların üremesini engelleyen bir işlemdir. Spor giysileri, yalıtım malzemeleri, yatak takımları, döşemelikler, duvar kaplamaları, gıda kaplamaları, hijyenik ürünler, yara bakımı malzemeleri, tıbbi ve cerrahi tüm sağlık ürünleri antimikrobiyal özelliği olması beklenen ürünlerin başlıcalarıdır. Antimikrobiyal bitim işlemi aynı zamanda mikrobik aktivitelerin neden olduğu küflenme gibi fiziksel bozunmaları engellemeye ya da terleme esnasında bakteri atağı ile ortaya çıkan kötü kokuların azalmasına da yardımcı olur. Yaygın olarak, lifler, iplikler ve kumaşlara antimikrobiyal maddelerle bitim işlemi sürecinde 12 gm2 gibi büyük miktarda antimikrobiyal reaktif yüzeye sabitlenmeden emdirilmektedir. Ticari olarak üretimi yapılan ve antibakteriyel özellikte olduğu söylenen pek çok ürünün etkinlik spektrumunun dar olması, yüksek maliyet ve reaktiflerin zaman içinde salınması ile ortaya çıkan toksisite gibi olumsuz özellikleri bulunmaktadır. Alternatif antimikrobiyal polimerlerin sentezlenmesi ya da farklı antibakteriyel yüzey işlemlerinin geliştirilmesi araştırmaya açık bir konudur. Fonksiyonel tekstillerin üretiminde yaygın olarak kullanılan taneciklerin başında gümüş gelmektedir. Mikro ve nano boyutta gümüşün özel bir antimikrobiyal sınıf olması ile ilgili çalışmalar yapılmış, tanecik boyutu küçüldükçe gümüşün antimikrobiyal etkinliğinin arttığı görülmüştür. Fenikeliler ( M.Ö.1500300, Tire), gümüş tuzlarının (Ag+1) ve metalik gümüşün (Ago) mikrop öldürücü ve dezenfektan özelliklerini biliyor, su, şarap ve sirkeyi saklamak için gümüş testiler kullanıyorlardı. Ancak, bilim dünyası gümüş tuzları ile nano gümüşün antibakteriyel özelliklerini yirminci yüzyılda incelemeye başladı. Son on yılda, gümüşün 650 farklı tipte zararlı bakterinin üremesini engellediği belirlenmiş bulunmaktadır. Gümüşün antimikrobiyal etkinlik mekanizmasını açıklamak üzere yapılan çalışmalar belirli bir aşamaya ulaşmıştır. Örneğin, “hastane mikrobu” olarak da bilinen Staphylococcus aureus bakterilerinin hücre duvarları Nasetilmuramik asit ve Nasetilglukozamin monomerlerinden oluşan kompleks ve dayanıklı polisakkarid bir yapıdadır. Staphylococcus aureus, bu dayanıklı hücre duvarı sayesinde çeşitli antibiyotikler de dahil olmak üzere pek çok kimyasala karşı olduk Antibakteriyel özellikleri geliştirilmiş tekstil yüzeyler: Gümüş nanotanecikler bakteri DNA’sına kimyasal olarak bağlanır. Gümüşün antibakteriyel özelliğinden yararlanarak hazırlanan polimer film 5sağda) zatürreye neden olan bakterilere karşı %99.9 etkinlik göstermiştir. Kaynak: E. Önder(İTÜ), N. Sarier (İKÜ), A. Okur (DEÜ), “nanokompozit Yapılı Çok İşlevli Teknik Tekstillerin Tasarımı ve Geliştirilmesi Projesi” TÜBİTAK, MAG 107M126, 20072011. yandan, nano gümüş katkılı spor giysilikleri ve iç çamaşırları üstün işlevli tekstil pazarında önemli bir yer tutmaktadır. Ancak, tekstil yapılara Spor giysilerine ve iççamaşırlara eklenen nano gümüş sagümüş katıl yesinde kötü kokuya, hastalığa sebep olan mikrop ve manması ile ilgili tarların üremesi engellenir. yapılan araştırmalara olan gereksinim sürmektedir. Laboratuvarda geliştirilen yeni teknikler halen kullanılan imalat yöntemleri ile tam olarak örtüşmemekte bu da ürün kalitesini olumsuz yönde etkilemekte, maliyeti artırmaktadır. Nano gümüşün kompozit yapı içinde homojen dağılması, kullanım esnasında yapıdan kolayca uzaklaşmaması, laboratuvar yöntemlerinin endüstriyel üretime uygulanabilirliği ve maliyetin düşürülmesi önemli çalışma başlıkları olarak ortaya çıkmaktadır. Kaynaklar: E.Önder (İTÜ),N.Sarıer(İKÜ), A.Okur(DEÜ),“Nanokompozit Yapılı Çok İşlevli Teknik Tekstillerin Tasarımı ve Geliştirilmesi Projesi”, TÜBİTAK MAG 107M126, 20072011, 250 s. M.Rai, A.Yadav, A.Gade, Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials, Biotechnol Adv, 27(1), 76–83 (2009). J.Song, N.Birbach, J.P.Hinestroza, Deposition of silver nanoparticles on cellulosic fibers via stabilization of carboxymethyl groups, Cellulose, 19( 2), 411424 (2012).