Endüstriyel boya sektöründe kullanılan kimyasalların da virüs ve bakterilere karşı savunma özelliğinin olabileceği antimikrobiyal ve antibakteriyel ajan kullanımı son yıllarda tercih edilmeye başlansa da birçok boya nem tutma, rutubet önleme, estetik verici özellikleri ile klasik duvar boyası olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada
endüstriyel boya sektöründe kullanılması hedeflenebilecek süper absorbant olarak doğal kaynaklardan izole edilen biyoseramik elde edilmiştir.
Günümüzde endüstriyel boya sanayisi gibi pek çok gelişmenin sahip olduğu bilim alanı biyomalzemelerdir. Biyomalzemeler genel olarak canlı sistemlerinde işlevini yerine getiremeyen doku ve organların yerini tutan veya hasarlarını düzeltebilen doğal veya sentetik olabilen malzemelerdir.
Günümüz dünyasında hastalanmalar ve yaralanmalar arttıkça kıkırdak ve kemik dokusundaki onarmalara talep artmıştır. Bu anlamda biyomalzemeler ve dokular arasındaki etkileşimler hakkında uzun yıllardır incelemeler yapılmaktadır.
Biyomalzemeler metal, seramik, polimer ve kompozit malzemeler olarak sınıflandırılmaktadır. Yüksek biyo uyumluluğa sahip olan hidroksiapatit (HA) kemik ve diş gibi doğal kayaklardan doğrudan elde edilebileceği gibi yumurta ve midye kabuğu gibi doğal olmayan materyallerin fosfat bileşikleriyle tepkimesi sonucu da elde edilebilen bir biyoseramik malzemedir [1-3].
HA biyoseramik malzemesi yüksek biyo uyumluluğu sebebiyle medical amaçlı olarak sağlık sektöründe kullanılsa da absorblama özellikleri sebebiyle filtrasyon uygulamalarında da sıklıkla tercih edilmektedir. Ancak absorbant HA’lar araştırıldığında absorblama kapasitelerinin yetersiz olabileceği uygulamalara rastlanılmıştır.
Bu absorbant malzemelerin en yaygın kullanımı filtrasyon uygulamalarında maske, kozmetik ve kirli su arıtımı üzerine olsa da endüstriyel boya sektörde de deneme çalışmaları devam etmektedir. Günümüzde birçok endüstriyel boya üreticisi firmalar üretimlerinde Ar-Ge ve üretim çalışmalarına ciddi yatırım sağlamaktadır.
Ancak bu çalışmaların birçoğu yetersiz kalmaktadır. Absorbantlar boyalara katıldığında ortamdaki virus ve bakterilere karşı savunma özelliği sağlayarak tutunmasını engellerken bir taraftan absorb yetenekleri sayesinde ortamdaki hava kirliliğini minimum seviyeye düşürme üzerine kurgulanmıştır.
Ancak günümüzde ticari olarak satılan super absorbant bulunmamaktadır. Ancak ihtiyaçların artması sebebiyle başlıca ülkemiz olmak üzere dünya bu tarz boya ürünlerine ihtiyacı günden güne artmaktadır.
Ayrıca iç ve dış cephe boyaları rutubete karşı savunmasız ve bakteri, böcek oluşumuna Zemin hazırlayabilecek seviyede kalitesiz üretilmektedir. Rutubeti, kirliliği, böcek ve bakteri oluşumunu engellemeye çalışan boyaların fiyatı da yüksek olduğundan tüm toplumun alabileceği seviyede nitekim olamamaktadır [1-6].
İşte bu amaçla yapmış olduğumuz çalışmada midye atıklarından HA sentezlenmiş ve hidrotermal metot ile sentezlenmiş HA üzerine super absorb özellik sağlayacak patentli ürünümüz homojen bir şekilde kaplanarak süper absorbant özellikli endüstriyel boya ajanı üretilmiştir.
2. Materyal ve Metot
2.1. Materyal
Midye kabukları atıkları çevremizdeki balıkçılardan temin edilmiştir. Sodyum hidroksit (NaOH) Sigma/Aldrich marka kullanılmıştır. Patentli katkı maddemiz HA biyoseramik üzerine kaplanmak için tercih edildi.
2.2. Metot
Biyoseramik Sentezi ve Patentli Ürünle Kaplı Süper Absorbant Özellikli Malzeme Üretimi
Midye kabukları atıkları çevremizdeki balıkçılardan temin edildikten sonra çeşme suyunda yıkandı ve iki saat safsuda ultrasonik banyo aracılığıyla temizlik işlemi sağlandı. NaOH ile muamele edilerek üzerindeki yağ giderildi. Termal gravimetrik analiz (TGA) ile kalsiyum karbonat (CaCO3) oranı belirlenerek ortofosforik asit (H3 PO4) ile işleme sokulmuş ve 850oC’de 4 saat sinterlenmiştir.
Patentli cihazımız ile polimerik matrisli kompozit membranımız elde edilmiştir. Elde edilen membran ve HA biyoseramik maddeleri hidrotermal cihaz ile kompozit süper absorbant malzeme haline getirilmiştir [2-5]. Midye atıklarından biyoseramik sentezi Şekil 2.1. ve patentli cihazımız ile üretilen ürünümüz Şekil 2.2.’de gösterilmektedir.
[caption id="attachment_129233" align="aligncenter" width="738"]
Şekil 2.1. Midye atıklarından biyoseramik sentezi[/caption]
[caption id="attachment_129234" align="aligncenter" width="677"]
Şekil 2.2. Patentli cihazımız ile üretilen ürünümüz[/caption]
3. Bulgular ve Tartışma
Patentli cihazımız ile polimer çözeltilerinden kuvvet etkisi sonucunda hidrotermal cihazda HA biyoseramik etrafında kaplanacak membran elde edilerek mikroskop ile görüntüsü alınarak morfolojik lif yapısı gözlemlenmiştir [1-7]. Şekil 3.1.’de patentli cihazımız ile elde edilen membran, morfolojik lif yapısı ve hidrotermal proses ile elde edilen nanopartikül görüntüsü yer almaktadır.
[caption id="attachment_129236" align="aligncenter" width="290"]
Şekil 3.1. Patentli cihazımız ile elde edilen membran, morfolojik lif yapısı ve hidrotermal proses ile elde edilen nanopartikül görüntüsü[/caption]
4. Sonuçlar
Başarılı bir şekilde patentli cihazımız ile membran elde edilmiş ve morfolojik lif yapısı mikroskop ile ortaya konmuştur. Lif çapları 150-300 nm aralığında olduğu saptanmıştır. Hidrotermal proses ile membran ürün HA biyoseramik etrafını homojen bir şekilde kaplayarak süper absorbant özellikli nanopartikül formuna getirilmiştir. Endüstriyel boyalara süper absorbant özellik kazandırılarak virüs, bakteri, böcek oluşumu durumlarını engelleyecek yeni nesil bir ticari ürün ortaya çıkmıştır.
Kaynaklar
[1] Buluş, E., Buluş, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production of polylactic acid-activated charcoal nanofiber membranes for COVID-19 pandemic by electrospinning technique and determination of filtration efficiency. Journal of Materials and Electronic Devices, 4(1), 21-26.
[2] Buluş, E., Mansıroğlu, D. S., Ismık, D., Şahin, Y. M., Oktar, F. N., Gündüz, O., & Gökçe, H. (2018, April). Bioceramic synthesis and characterization to be used in major tissue engineering applications. In 2018 Electric Electronics, Computer Science, Biomedical Engineerings’ Meeting (EBBT) (pp. 1-4). IEEE.
[3] Bulus, E., Ismik, D., Mansuroglu, D. S., Sahin, Y. M., & Tosun, G. (2017, April). Synthesis and characterization of hydroxyapatite powders from eggshell for functional biomedical application. In 2017 Electric Electronics, Computer Science, Biomedical Engineerings’ Meeting (EBBT) (pp. 1-3). IEEE.
[4] Buluş, E., Yucel, N., & Kamaci, O. (2021). Differences and Parametric Evaluation of Centrifugal Force Spinning from Electrospinning Method. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 1(1), 16-27. [5] Buluş, E., & Buluş, G. S. (2021). Intelligent Nano-Protective Production In Industrial Paints. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 1(1), 28-31.
[6] Buluş, E., Buluş, G. S., Akkaş, M., Cetin, T., Yaman, E., & Altındal, T. (2020). Production and Characterization of Natural Sourced Hydroxyapatite Added Polystyrene Tissue Scaffolds by Electrospinning. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 6(1), 12-18.
[7] KAMACİ, Ö., YÜCEL, N., KÖTEN, H., BULUS, E., & BULUS, G. A Review polylactic acid and gelatin biomaterial GBR (Guided Bone Regeneration) and multilayer GBR membranes. Politeknik Dergisi, 1-1.
Erdi Buluş
Metalurji ve Malzeme Yüksek Mühendisi Kıdemli Malzeme Teknolojileri Uzmanı İstanbul Arel Üniversitesi ArelPOTKAM (Polimer Teknolojiler ve Kompozit Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Gülseren Sakarya Buluş
Uzman Hemşire
Silivri İlçe Sağlık Müdürlüğü Bahçeşehir Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Mühendislik Yönetimi Tezli Yüksek Lisans Programı
