Antimikrobiyal Kaplamalar -...

Antimikrobiyal Kaplamalar

Doç. Dr. İdris ÇERKEZ

Lif ve Polimer Mühendisliği

e-mail: [email protected]

Telefon: +90 224 314 1745

İçerik

o Antimikrobiyal Malzemeler

oN-halamin Yüzey Kaplamaları

oKimyasal Bağlanma – Çapraz Bağlayıcılar

oKimyasal Bağlanma – Reaktif Kopolimerler

oFiziksel Bağlanma – Dipol Etkileşimler

oFiziksel Bağlanma – Layer-by-Layer Kaplama

oLayer-by-Layer Coating of N-halamines

o İşbirliği Olanakları

Neden Antimikrobiyal?

SARS

2003

A. INFLUENZA

2004 AH1N1

2009 EBOLA

2014

??????

2015

Antimikrobiyal kaplamalar küresel

salgınları minimize edebilirler!

Hastane Enfeksiyonları (Nozokomiyal Enf.)

• Hastane enfeksiyonları, hasta hastaneye başvurduğunda inkübasyon döneminde olmayan, daha sonra gelişen veya taburcu olduktan sonra ortaya çıkan enfeksiyonlardır

• Genellikle hasta hastaneye yattıktan 48-72 saat sonra ve taburcu olduktan sonra 10 gün içinde gelişir

• Hastanede kalış süresini uzatır • Ölüme sebebiyet verir • Sağlık giderlerini artırır

% 10 Hasta

Hastane Enfeksiyonları (HAIs)

1.7 milyon

İnsan Amerika’da 2002

yılında hastane

enfeksiyonu kaptı

99 000

insan her yıl bu

enfeksiyonlardan

Amerika’da ölmektedir

30 billion $

Amerika’da bu

enfeksiyonların neden

olduğu maliyettir

Dünyada hastane

enfeksiyonlarından

etkilenmektedir

Hastane Enfeksiyonları

Amerikada’ki en yaygın 10 ölüm

nedenlerinden biridir

Hastane Enfeksiyonları Bulaşma Yolları

Hastane enfeksiyonları, kan yoluyla, direk ya da indirek

temas, hava yoluyla bulaşabilir

Hastane enfeksiyonlarının %40 kadarı önlenebilir

nedenlerden kaynaklanmaktadır

Antimikrobiyal Tekstiller

• Tekstil malzemeleri mikroorganizmaların büyümesi için oldukça

elverişli ortamlardır

• Mikroorganizmalar tekstil yüzeyleri üzerinde aylarca yaşayabilirler.

• Mikroorganizmalar hem tekstil malzemelerine (mukavemet kaybı,

koku, renk değişimi), hem de kullanıcıya zararlı etki yapmaktadır.

• Yapılan klinik bir çalışmada MRSA enfeksiyonlu hastalar ile ilgilenen

hemşirelerin % 65’inin önlüklerinde MRSA patojeni olduğu

bulunmuştur.

Boryo, D. “The Effect of Microbes on Textile Material: A Review on the

Way-Out So Far, The International Journal Of Engineering And Science, 2319, 2013, pp. 2319-1805.

Antimikrobiyal Bileşikler

Aktivite yöntemi

Difüzyon

Gümüş İyonları

Triklosan

Kontak

Quats Kitosan N-halamin

Ag + H2O ===> Ag+

N-halamin nedir?

Halojenler N-halamin bileşikleri ile

stabilize edilebilirler

N-halamin nedir?

Nitrojen ile halojen atomu arasındaki bağ zayıf bir bağ olup

mikroorganizmalar ile temas durumunda bu bağ kırılarak

oksidatif halojen atomu mikroorganizmaya transfer edilir.

Cl +

R'

N

R

Cl

R'

N

R

H

Inactivate

Pathogens

Bleach

_ _ _ -

• Yüksek stabilite

• Non-toksik – İritasyon

oluşturmaz

• Geniş spektrumlu etki

• Rejenere edilebilir

N-halamin Rejenerasyonu

www.halosource.com

N-halamin Yüzey Kaplamaları

Yüzey kaplaması

Kimyasal Bağlanma

Çapraz bağlayıcı ajanlar

Reaktif kopolimerler

Fiziksel Bağlanma

Dipol Kuvvetleri

+ H Baglari

Elekrostatik etkileşim

İçerik









1. BTCA yoluyla tekstil pamuk üzerine kaplama

2-amino-2-methly-1-propanol (AMP) 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA)

BTCA ve AMP ile hem antimikrobiyal hem de buruşmaz pamuk kumaşların

aynı anda elde edilebilir mi?

Çapraz bağlayıcı miktarının kaplama haslıkları üzerine etkisi nedir?

Çapraz bağlayıcı

(Tekstil buruşmazlık işlemi)

N-halamin prekörsürü

Lateks boya dispersiyon ajanı

Kumaş Kaplaması: Emdir-Kurut

Kürleme

165 °C

45 °C, 1

saat

0.5 wt %

detergent

% 10 luk

Çamaşır

Suyunda

bekletme – 1

saat

Yıkama

Klorlama

Kurutma

BTCA+AMP

sulu çözeltisi

Pamuk

Kumaş

Oksidatif klor oranı analitik titrasyon

yoluyla tayin edilmiştir

Titrasyon

Pamuklu kumaş üzerine kaplama

Antimikrobiyal etki var Antimikrobiyal etki yok

Cerkez et al, “Multifunctional Cotton Fabric: Antimicrobial and Durable Press”, Journal of Applied Polymer

Science, 24 (5), 2012, pp. 4230-4238.

Characterization


Science, 24 (5), 2012, pp. 4230-4238.

Yıkama Haslıkları ( Cl+ % tayini)

Makine

Yıkama

Sayısı

5 wt % Coated

(1.5 % AMP+3.5 % BTCA)

7.5 wt % Coated

(1.5 % AMP+6 % BTCA)

Chlorinated

Cl+%

Rechlorinated

Cl+%

Chlorinated

Cl+%

Rechlorinated

Cl+%

0 0.32 0.33

5 0.23 0.32 0.27 0.31

10 0.20 0.31 0.26 0.32

25 0.18 0.29 0.18 0.32

50 0.17 0.26 0.18 0.32

o Artan BTCA konsatrasyuonu yüzey üzerimdeki çapraz bağlanmayı artırmıştır

o Artan çapraz bağlanma yıkama haslıklarını artırmıştır

o 50 yıkama sonrası kumaş hala antimikrobiyal etkiye sahiptir

Yüksek Çapraz Bağlanma

Düşük Çapraz Bağlanma


Science, 24 (5), 2012, pp. 4230-4238.

Antimikrobiyal Etki

E. coli O157:H7

(6.72 log)

S. aureus

(6.25 log)

Contact time

(min) %

Log

Reduction %

Log

Reduction

Control 30 31.7 0.17 24.7 0.15

Chlorinated

Cl+ % 0.32

5 100 6.72 100 6.25

10 100 6.72 100 6.25

30 100 6.72 100 6.25

o 5 dk içerisinde % 100 bakteri inaktivasyonu gerçekleştirilmiştir

Kumaş Mukavemeti

o Çapraz bağlanma ve depolimerizasyon sebebiyle bir miktar mukavemet kaybı olmuştut

o Diğer taraftan çözeltiye AMP eklentisi mukavemeti artırmıştır


Science, 24 (5), 2012, pp. 4230-4238.

Wrinkle Recovery Angle (WRA)

o Bütün kumaşlar hem buruşmaz hem de antimikrobiyal etki ile multifonksiyonel özellik göstermiştir

İçerik









Reaktif Kopolimer Sentezi

Yıkama Haslıkları

X:Klorlanmış Y:Tekrar Klorlanmış

Yıkama

Sayısı

Silan

Kopolimeri

(Cl+% miktarı)

Epoksit

Kopolimeri

(Cl+% miktarı)

X Y X Y

0 0.28 0.36

5 0.08 0.28 0.18 0.34

10 0.06 0.28 0.14 0.32

25 0.03 0.26 0.11 0.31

50 0.00 0.24 0.10 0.29

o Epoksit kopolimeri Silan kopolimerine göre daha yüksek klor haslığı göstermiştir

o Her iki kaplama da oldukça yüksek haslık göstermiştir

Cerkez et al., N-halamine Copolymers for Biocidal Coatings”, Reactive and Functional Polymers, 72 (10),

2012, pp. 673-679.

Antibakteriyel Etki

Test 1a Test 2b

Numune Zaman

(dk)

Bakteri İnaktivasyon

Oranı (log) Numune

Zaman

(dk)

Bakteri İnaktivas.

Oranı (log)

E.Coli S. aureus E.Coli S. aureus

Silan 10 0.26 0.18 Silan 5 0.03 0.20

Epoksit 10 0.09 0.27 Epoksit 5 0.12 0.23

Silan

Cl+ %

0.25

2 6.55 6.56 Epoksit

Cl+ % 0.25

1 1.21 4.41

5 6.55 6.56 2 6.52 6.24

10 6.55 6.56 5 6.52 6.24

Silan

Cl+ %

0.36

2 3.61 6.56 Epoksit

Cl+ % 0.26

1 6.52 6.24

5 6.55 6.56 2 6.52 6.24

10 6.55 6.56 5 6.52 6.24

Cerkez et al., N-halamine Copolymers for Biocidal Coatings”, Reactive and Functional Polymers, 72 (10),

2012, pp. 673-679.

İçerik





oFiziksel Bağlanma – Dipol-dipol etkileşimler, H bağları



N-halamin Homopolimerleri

3-chloro-2-

hydroxypropylmethacrylate

PET Kumaş Üzerine Kaplama

PET Hydantoin

methacrylate

Cerkez et al. “Antimicrobial coatings for polyester and polyester/cotton blends”, Progress in Organic Coatings,

75 (7-8), 2013, 1082-1087.

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Ka

lan

Klo

r O

ran

ı (%

)

Makine yıkama sayısı

No Bleach 1.5 wt. % Bleach


Yıkama makinasına çamaşır suyu ilavesi kaplama stabilitesini büyük oranda

artırmıştır

29 Cerkez et al. “Antimicrobial coatings for polyester and polyester/cotton blends”, Progress in Organic Coatings,

75 (7-8), 2013, 1082-1087.

Test-2 (5 wt%)

Samples Contact Time

(min) Bacterial Reduction (%)

S. aureusa E. coli O157:H7b

Unchlorinated 60 44.96 9.19

Chlorinated

Cl+ %= 0.32

5 83.97 26.37

10 98.83 70.55

30 100 99.98

60 100 100

Samples Contact time

(min) Bacterial Reduction (%)

S. aureusa E. coli O157:H7b

Unchlorinated 30 36.05 12.16

Chlorinated

Cl+ %= 0.18

2 39.09 39.53

5 69.55 49.21

10 99.42 61.30

30 100 73.39

30

Antibakteriyel Etkinlik

Test-1 (3 wt%)

a The inoculum

concentrations

were 6.45 logs;

b The inoculum

concentrations

were 6.44 logs

İçerik








Katman-katman biriktirme yöntemi

(Layer-by-layer coating assembly – LbL)

Polar yüzeylerin sırasıyla pozitif ve negatif yüklü seyreltik polimer

çözeltileri içerisine bekletilmesi, durulanması ve kurutulması işlemiyle

ince film yüzeylerin elde edilmesidir.

Her bir anyonik ve katyonik katman ikilisine bilayer adı verilir

Polielektrolit Sentezi

LbL Coating on Cotton

Pamuk Kumaş

Rinsing

&

Drying

0.2 wt% Polyanion

in H2O

Rinsing

&

Drying

0.2 wt% Polycation

in H2O

FTIR Characterization

1722 cm-1 polimerlerin karbonil grubuna ait ekstra bir band gözlemlenmiştir.

Bu bandın yoğunluğu artan katman sayısı ile artış göstermiştir

Uncoated Cotton

10 BL

30 BL

50 BL

50 BL-Cl

Cerkez et al., “N-Halamine Biocidal Coatings via a Layer-by-Layer Assembly Technique”, Langmuir, 27(7),

2011, pp. 4091-4097.

Cl+ miktarı katman sayısı ile doğru orantılı olarak artmıştır

Her bir katman 2 nm kalınlığındadır


Yıkama

Sayısı

Klorlanmış

Kumaş

(Cl+%)

Yıkama sonrası

tekrar klorlamış

(Cl+%)

0 0.22

5 0.21 0.22

15 0.20 0.22

25 0.19 0.20

50 0.16 0.19

Kovalent bağlanma olmamasına rağmen ince film katmanları

arasındaki elektrostatik kuvvetler 50 yıkama sonunda bile

antimikrobiyal etki gösterecek yeterli klor oranı göstermişlerdir.


2011, pp. 4091-4097.

Antibakteriyel Etki

Bacterial Reduction

Sample Contact

Time

(min)

S. aureus

(6.79 Log)

E. coli O157:H7

(7.15 Log)

Log

Reduction

%

Reduction

Log

Reduction

%

Reduction

Control

Unchlorinated 60 0.72 10 0.04 0.5

Chlorinated

0.21 wt Cl+%

(15 BL)

5 3.94 56 4.21 58

15 6.97 100 7.15 100

30 6.97 100 7.15 100

60 6.97 100 7.15 100

Klorlanmış kumaşlar hem S. Aureus’ü hem de E. coli O157:H7’ı 15 dakika temas

süresinde tamamen inaktif hale getirmiştir


2011, pp. 4091-4097.

İçerik








İşbirliği Olasılıkları + Diğer Çalışma Alanları

• Antimikrobiyal Uygulamalar

• Gıda ambalajı - Plastikler

• İnorganik yüzeylerin modifikasyonu

• Hidrojeller

• Ağır metallerin uzaklaştırılması

• Isıl Yalıtım Malzemeleri

• Aerojeller

• Faz değiştiren malzemeler - mikrokapsülasyon

• Lif esaslı yalıtım malzemeleri

• Kompozit Malzemeler

Teşekkürler

Antimikrobiyal Kaplamalar -...

Documents

Transcript of Antimikrobiyal Kaplamalar -...