XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
BİYOBOZUNUR LİFLERİN ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKLERİ
Emel Alay1, Kerim Duran2,Ayşegül Körlü2,Birkan Yurdakul3
2
1Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bornova ,İzmir,Türkiye
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Bornova, İzmir, Türkiye
3
Sun Holding Ar-Ge Merkezi,Torbalı,İzmir,Türkiye
[email protected]
ÖZET
Fonksiyonel özellikleri geliştirilmiş tekstil ürünleri içersinde insan sağlığını koruması, kişisel hijyen ve konfor
sağlaması açısından antibakteriyel ürünler önemli yer tutmaktadır
Tekstil ürünlerinin yenilenebilir kaynaklardan üretilmesi, kullanım ömrünü tamamladıktan sonra doğada
kolaylıkla parçalanabilmesi ürünlerin katma değerini arttıran önemli özelliklerdendir. Bu ürünler iş giysileri,
hastane giysileri, askeri kıyafetler, ev tekstili, bebek giysileri, spor giysileri, iç çamaşırları, çoraplar gibi birçok
alanda yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Bu çalışma kapsamında polilaktikasit, kitosan, pamuk ve lyocel liflerinin değişik oranlarda karışımlarından
elde edilen iplikler ile antibakteriyel, biyobozunur örgü kumaşlar geliştirilmektedir.
Kumaşlar antibakteriyellik özellikleri açısından testlere tabi tutulmuş, optimum etkinin hangi karışım oranında
sağlandığı tespit edilmiştir. Test sonuçlarına göre en önemli parametrelerin iplik karışımındaki kitosan ve lyocel
lif oranı olduğu tespit edilmiştir.
Bu çalışma San-tez STZ.1099.2011-2 nolu proje kapsamında yapılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Antibakteriyel, PLA Lifleri, Biobozunur lifler, Kitosan
GİRİŞ
Fonksiyonel giyim ve hijyen ürünleri kapsamında anti-bakteriyel özelliği geliştirilmiş,
mikroorganizmalara ve oluşan pis kokulara karşı koruma sağlayan, toksik olmayan ve
istenmeyen tepkimelere girmeyen malzeme kullanımı önemlidir. Ürünlerin emicilik, esneklik,
yumuşaklık, nefes alabilirlik, yeterli mukavemet, estetik gibi özelliklere sahip olması
beklenmektedir [1, 2].
Modern yaşam ve çalışma koşulları mikroorganizmaların hızlı üremesi için uygun ortamlar
sunmaktadır. Mikroorganizmalar vücutta, havada, toprakta ve tüm yüzeylerde bulunmakta,
uygun şartlar sağlandığında hızlıca üreyip çoğalmaktadırlar. Tekstil ürünleri
mikroorganizmaların yaşaması ve çoğalması için gerekli olan sıcaklık, nem ve besin maddesi
sağlayan ortamlar yarattıklarından, insan vücudunda enfeksiyona kadar ilerleyebilen alerjik
etkiler, ürünün bozulması, leke, koku oluşumu ve mikroorganizmaların kalabalık ortamlarda
yayılmasına kadar uzanan sonuçlar doğururlar [3].
Tekstil ürünlerinde meydana gelen istenmeyen koku ve görünümden dolayı patojen olmayan
mikroorganizmaları kontrol altında tutmak gerekirken, insan sağlığına olan tehlikeli
etkilerinden dolayı patojenik mikroorganizmaların çoğalmasının engellenmesi büyük bir
önem taşımaktadır [3].
Patojenik durumları ve sebep oldukları rahatsızlıklar bakımından mikroorganizmalar tablo 1
de özetlenmistir.
151
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
Tablo 1. Patojenik ve patojen olmayan bazı mikroorganizmalar(4)
Mikroorganizma
Patojenlik
Bacillus subtilis
Genel olarak patojen değildir
Escheria coli
Düşük patojen
Klebsiella pnuemoniae
Patojen
Pseudomonas aeuroginosa
Düşük patojen
Protcus vulgaris
Düşük patojen
Staphylococcus epidermis
Düşük patojen
Staphylococcus aureus
Patojen
Etkileri
Gıdaların bozulması
Gıdaların bozulması, bazen idrar
enfeksiyonu
Zatürree, idrar torbası
enfeksiyonu
Çeşitli enfeksiyonlar
İltihaplanmalar
Cerrahi yara enfeksiyonları
Toksik şok, cerahat toplama,
apse, fibrin pıhtılaşması,
endocarditis
Antimikrobiyal madde, bakteri, küf, maya, mantar vb. mikroorganizmaları öldüren,
üremelerini engelleyen doğal, sentetik veya yarı sentetik bir madde olarak tanımlanmaktadır
[9].
Mikroorganizmaları öldüren binlerce kimyasal madde bulunmaktadır. Bunlardan birçoğu,
bitki ve hayvansal özler, arsenik, kurşun, kalay, cıva, gümüş gibi doğal maddelerdir. Ancak
bunların çoğu uygulamada insan ve çevreye karşı toksik olabilirler. Bu nedenle tekstil
endüstrisinde kullanılacak bir antibakteriyel madde, sadece mikroorganizmaları öldürmekle
kalmamalı, aynı zamanda insan ve çevre bakımından güvenli olmalı, tekstil materyalinin
diğer özelliklerini olumsuz yönde etkilememelidir [8].
Bu yöntemlerin dışında doğal olarak antibakteriyel etki sağladığı bildirilen liflerde
mevcuttur. Bunlar arasında bambu, soya, alginat, kitosan lifleri sayılabilir. Pamuk gibi doğal
elyaf, mikrobik üremelere sentetiklerden daha fazla maruz kalır, çünkü doğal elyafın
hidrofilik gözenekli yapısı, suyu, oksijeni ve besin maddelerini tutarak bakteriyel büyüme için
mükemmel bir ortam sağlamaktadır [9].
Günümüz koşullarında lif ihtiyacı giderek artmaktadır. Doğal liflerin üretim alanlarının sınırlı
olması nedeniyle bu artan ihtiyacı karşılamaya yetecek düzeyde sektöre cevap vermesi
mümkün olmadığından sentetik lif üretiminin çoğalması öngörülmektedir. Yalnız yeni
üretim teknolojileri geliştirilerek doğal liflerin sağladığı özellikleri barındıran, çevreye
zarar vermeyen, biolojik olarak parçalanabilen liflere olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır.
Bu bağlamda %100 yenilenebilir (mısır, şeker pancarı, buğday) kaynaklardan üretilen PLA
(polilaktikasit) lifleri %100 biyo parçalanabilir özellikleri ile dikkat çekmektedir. PLA lifleri
ile filament ve kesikli olarak iplik üretmek mümkündür. Kesikli liflerden üretilen kumaşların
pamuk ile aynı tutumu sergilemeleri, düşük nem tutma ve yüksek nem iletme hızına sahip
olmalarından dolayı yapısal olarak antibakteriyel olmamalarına rağmen mikrobiyal besin
kaynağı olmama özelliklerinden dolayı antibakteriyel kumaş üretiminde etkin rol oynayacağı
öngörülmektedir [6, 7].
152
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
PLA, lineer yapıda %100 yenilenebilir kaynaklardan elde edilen alifatik termoplastik bir
poliesterdir. PET ise PLA ile elde ediliş biçimleri bakımından benzer özellik göstermesine
rağmen, aromatik polimer yapısı ve mineral kaynaklardan üretilmeleri nedeniyle farklı nihai
karakterlere sahiptir. PLA laktik asidin polikondenzasyonu veya halka açılma
polimerizasyonu olmak üzere iki şekilde elde edilmektedir. Bitkiler fotosentez yaparak su ve
karbondioksiti nişastaya dönüştürürler. Nişastanın enzimatik hidrolizi ile fermente şeker elde
edilir, şekerdeki karbon ve diğer elementlerin fermentasyonu ile laktik asit elde edilmektedir
[7, 10].
Diğer selüloz esaslı sentetik lifler solvent çekme yöntemine göre çekilirken, PLA lifleri
eriyikten lif çekme yöntemine göre elde edilmektedir. Böylece geniş özelliklerinin yanında
hem finansal hem de çevresel maliyetlerin düşük olması, bu üretim mekanizması ile elde
edilebilmesi ayrıca dikkat çekmektedir [6, 7].
Antibakteriyel koruma sağlayan en önemli polimerlerden biri de Kitin’dir. Dünya da
selülozdan sonra en yaygın bulunan biyopolimerdir. Kitin, yengeç, karides gibi su ürünlerinin
kabuklarından elde edilmektedir. Kitinin deasetilasyonu sonucunda ise bir polisakkarid olan
kitosan elde edilmektedir
Kitosan, doğada bulunan kaynaklardan kolaylıkla üretilebilen bir biyopolimer olmasının
yanı sıra ,canlılara karşı toksik özelliğinin olmaması, biyolojik olarak parçalanabilmesi,
biyouyumlu olması ve fiziksel ve kimyasal özellikleri ile diğer biyopolimerlere göre
üstün özellikler gösterdiğinden tekstil endüstrisi ile birlikte bir çok diğer sektör
tarafından ilgi çekmektedir [5].
Kitosan polikatyonik yapısından dolayı çeşitli bakteri ve mantarlara karşı antimikrobiyal
aktivite göstermektedir. Bu nedenle tekstilde hijyen ürünlerinde geniş kullanım alanı
bulabilmektedir.
MATERYAL-METOD
Projenin amacı, yukarıda bahsedilen tüm bilgiler ışığında Kitosan lifleri ve Polilaktikasit
lifleri değişik kombinasyonlarda kullanılarak pamuk ve lyocel lifleri ile birlikte karıştırılarak
antibakteriyel, biobozunur örgü kumaş geliştirilmesidir.
Bu çalışma kapsamında, 30/1 süprem, 150-160gr/m2 konstruksiyonda kumaşlar üretilmiştir.
30/1 OE İplik için kullanılan lif özellikleri;
PLA
KİTOSAN
PAMUK
LYOCELL
1,3den 1,5inch
1,67dtex 38mm
1,8dtex 30mm
1,3dtex 38mm
Öncelikle liflerden Quickspin makinasında fitiller üretilmiş, OE sistemde
30/1 iplik
numarasında eğrilmiştir. Ardından Mesdanlab çorap örgü makinası kullanılarak 30/1 süprem
153
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
olarak kumaş yapıları elde edilmiştir. Oluşturulan farklı karışımlardaki kumaşlar
antibakteriyellik testlerine tabi tutulmuştur.
Tekstil yapılarının antibakteriyel aktivite derecesini kantitatif olarak tayin etmek için
uygulanan AATCC100 Antibakteriyel Aktivite Tayini.(Kantitatif yöntem) ve AATCC147
Antibakteriyel Aktivite Tayini: Difüzyon agar yöntemi(yarı kantitatif yöntem) kullanılarak
Staphylococcus Aureus ve Klebsiella Pneumoniae bakterilerine karşı antibakteriyel etkinlik
değerlendirilmiştir.
Gram negatif Klebsiella pneumoniae bakterisi insan sağlığı açısından çok önemli olan
nazokomiyal enfeksiyonlar, üst solunum yolu enfeksiyonları, üriner sistem enfeksiyonları ve
yara enfeksiyonları oluşmasında rol alan fırsatçı patojenlerdir. Gram pozitif Staphylococcus
aureus bakterisi ise insanlarda birçok enfeksiyonlara neden olan bir bakteridir. Doğal olarak
en fazla burun ve boğaz boşluğunda, insan ve hayvan dışkılarında, ciltte apseli yaralarda ve
sivilcelerde yoğun olarak bulunurlar. Gıdalarda ve gıda işletmelerinde, elle gıda
hazırlayanlarda, hastane personeli ve hastane ortamlarında da yaygın olarak bulunurlar.
İlk olarak %100 pla, %100 pamuk, %100 kitosan, %100 lyocel iplikler referans oluşturması
düşüncesiyle üretilmiştir.
Bu liflerin diğer lifler ile karıştırıldıklarında etkilerini gözlemlemek için aşağıdaki
karışımlar planlanmıştır.
-%85pla-%15kitosan
-%85pamuk-%15kitosan
-%85lyocel-%15kitosan
BULGULAR
AATCC-147-1998 test standartına göre Staphylococcus Aureus ve Klebsiella Pneumoniae
bakterilerine karşı antibakteriyel aktivite sonuçları aşağıda verilmiştir.(Tablo 2)
Tablo 2. AATCC-147-1998 Test Sonuçları
Kumaş
%100 Kitosan
%100 PLA
Staphylococcus Aureus
Etkili (+)
Etkisiz(-)
Klebsiella Pneumoniae
Etkisiz(-)
Etkisiz(-)
AATCC-100-1999 test standartına göre Staphylococcus Aureus ve Klebsiella Pneumoniae
bakterilerine karşı antibakteriyel aktivite sonuçları aşağıda verilmiştir.(Tablo 3)
Kumaş
%100 Kitosan
%15 Kitosan %85 PLA
%15 Kitosan %85 Lyocel
%15 Kitosan %85 Pamuk
Tablo 3. AATCC-100-1999 Test Sonuçları
Staphylococcus Aureus(% azalma)
99,990
98,600
99,999
96,630
154
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
%100 Kitosan 30/1 süprem kumaş Staphylococcus Aureus bakterisine karşı antibakteriyel
aktivite gösterirken, Klebsiella Pneumoniae bakterisine karşı antibakteriyel aktivite
göstermemiştir.%100 PLA 30/1 süprem kumaş ise her iki bakteri üzerinde antibakteriyel
aktivite sağlamamıştır.
%100 Kitosan 30/1 süprem kumaş Staphylococcus Aureus bakterisinin üremesini %99,99
azaltmıştır.%85PLA %15 Kitosan karışımında antibakteriyel azalma %98,6 olarak
gerçekleşmiştir. PLA yerine Lyocel kullanıldığında ise bakteriyel azalmanın daha yüksek
olarak %99,99 seviyesinde olduğu görülmüştür. Bu durumda %100 Kitosan ile elde edilen
etkinin bu karışım oranında da sağlandığı tespit edilmiştir. Karışım oranı %15 Kitosan %85
Pamuk olduğunda ise bakteriyel azalma oranı %96,630’ a düşmüştür.
Bir gram pozitif bakteri olan Staphylococcus aureus, insanlarda birçok enfeksiyonlara neden
olan bir bakteridir. Gıdalarda ve gıda işletmelerinde, elle gıda hazırlayanlarda, hastane
personeli ve hastane ortamlarında da yaygın olarak bulunurlar. Tasarlanan kumaş yapılarının
bu alanlarda kullanılan tekstil materyallerine alternatif oluşturabileceği ortaya konulmuştur.
TARTIŞMA
Elde edilen antibakteriyal test sonuçları incelendiğinde, test edilen tüm kalitelerin gösterdiği
antibakteriyel etkinlik derecesinin %95’ in üzerinde olduğu görülmüştür. Bu nedenle
bundan sonra yapılacak tüm karışım kombinasyonlarında kitosan lifinin mutlaka kullanılması
gerektiğine karar verilmiştir. Ayrıca performans ve maliyet açısından daha uygun
kombinasyonu belirlemek için kitosan oranının düşürülerek çalışmalara devam edilmesi
önerilmiştir.
SONUÇ
Sonuç olarak kitosan lifinin Staphylococcus Aureus bakterisine karşı antibakteriyel aktivite
gösterdiği görülmüştür. Kitosan lifi ile karıştırılarak tasarlanan tüm karışım oranlarında
bakteriyel azalmanın oranları çok yüksek olarak maksimum düzeyde gerçekleşmiştir.
KAYNAKLAR
[1] DATTILO, P. P.Jr., KING, M.W., CASSIL, N.L., LEUNG, J.C., Medical textiles:
application of an absorbable barbed bi-directional surgical suture, Journal of Textile and
Apparel, Technology and Management, 2002, 2(2), 1-5.
[2] GAO, Y., CRANSTON, R., Recent advances in antimicrobial treatments of textiles,
Textile Research Journal, 2008, 78(1), 60-72.
[3] SUPUREN,Gamze., KANAT Z.Evrim., ÇAY Ahmet, Prof.Dr.Işık TARAKÇIOĞLU,
Antimikrobiyal Lifler , Tübitak Tekstil Araştırma Merkezi,Tekstil ve Konfeksiyon 2/2006
[4] ALTINOK, U.Burak., Prof.Dr.Fatma GOKTEPE, Tekstil Yüzeylerinin Antibakteriyel
Özelliklerinin Araştırılması,Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği
Bölümü,Yüksek Lisans Tezi,Isparta 2008
[5] http://www.swicofil.com/crabyon.html
[6] AVINC Ozan., ,KHODDAMI Akbar.,Overview of poly(lactic acid)(PLA)Fibre.Fibre
Chemistry, 2010, Vol. 42, No. 1
155
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2-5 Nisan 2014
[7] DUGAN, Jeffrey S., Vice President, Research Novel Properties of PLA Fibers, Fiber
Innovation Technology, Inc, www.fitfibers.com/files/PLA%20Fibers.doc
[8] PALAMUTCU, Sema., KESKIN Reyhan., DEVRENT, Nalan., SENGUL, Mustafa.,
HASÇELİK Barış., Fonksiyonel Tekstiller II : Antimikrobiyal Tekstiller,Pamukkale
Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Denizli,Tekstil
Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2009, Cilt: 3, No: 3, (95-108)
[9] Balcı H, Akıllı (Fonksiyonel) Tekstiller,Seçilmiş Kumaşlarda Antibakteriyel Apre ve
Performans Özellikleri,Yüksek Lisans Tezi,Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
2006
[10] FARRINGTON, D.W., LUNT,J., DAVIES, S., BLACKBURN, R. S., Poly(lactic acid)
fibers, Biodegradable and sustainable fibres ,Edited by Richard Blackburn, University of
Leeds, UK.
156
Download

3 rd International Conference Innovation and Modelling of Clothing