Synthesis of graphene oxide based photocatalytic nanocomposite and investigation of its antibacterial activity
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMÜHENDİSLİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GİZEM DEMİR
Danışman: Cem Bülent Üstündağ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde bakteri, mantar ve mikroorganizmalardan kaynaklı enfeksiyonların artış göstermesi antibakteriyel malzemelere eğilimi artırmıştır. Organik antibakteriyel maddelerle karşılaştırıldığında inorganik maddelerin yüksek ısı direnci ve uzun yaşam etkisi sayesinde birçok avantaja sahiptir. Bu çalışmada grafen oksitin TiO2 ve Au nanopartikülleriyle oluşturduğu nanokompozitin fotokatalitik etkisi sayesinde bakterilere karşı olan etkisi araştırılmıştır. Grafen oksit, fonksiyonel gruplarının fazlalığı ve yüzey alanının diğer malzemelere kıyasla daha büyük olması sebebiyle günümüzde bilinmektedir. GO barındırdığı epoksi,hidroksil ve karboksil grupları sayesinde TiO2 ve Au nanopartiküllerinin yüzeyine bağlanmasını kolaylaştırır ve elektron taşıyıcılığı için mekanik destek sağlar.TiO2, UV ışık altında yüksek redükleme gücüne sahiptir ve yüksek kimyasal stabilitesi sebebiyle fotokatalitik aktivitede en çok kullanılan malzemelerden biridir.TiO2, UV ışık altında su moleküllerini iyonlarına ayrıştırarak oksijenin (O2) süperoksite (O2•-) elektrolitik redüksüyonunu gerçekleştirebilmektedir. Böylece, radikal atomlarının artmasıyla hücre içindeki iyonik dengeyi bozarak hücrenin parçalanmasına sebep olmaktadır. Ancak, TiO2 enerji bandının 3.0-3.2 eV olmasından dolayı solar spektrumun sadece %5'inde bulunan dalga boylarında ışığı absorplayabilir. Grafen oksit nanopartiküllere mekanik destek sağlayan bir zemin olma görevinin yanı sıra Ti-O-C bağ oluşumuna sebep olarak enerji bandını düşürür ve daha yüksek dalga boylarından da faydalanılmasını sağlar. Bunun yanı sıra, görünür ışık bölgesinden de faydalanabilmek adına metal nanopartiküllerden Au seçilmiştir. Fotokatalitik aktivitenin artması için plasmonik metal nanopartiküllerin yarı iletken metal nanopartiküllerle birleşerek daha fazla dalga boyundan faydalanabildiği literatürde birçok araştırmada yer almaktadır. Bu çalışmada grafen oksit modifiye edilmiş Hummer methodu ile laboratuvarda üretilmiş ve TEM,SEM,AFM,XRD,RAMAN ve UV-Vis karakterizasyon teknikleri ile analizleri yapılmıştır. Ayrıca, sentezlenen kompozit XPS,RAMAN,XRD,UV-Vis,TEM ve SEM karakterizasyon metotlarıyla analiz edilmiştir. Grafen oksit, TiO2 nanopartiküllerin ve Au nanorodlarınn yüzeyine fazla konsantrasyonlarda bağlanamabilmesi için seçilmiştir.TiO2 en iyi yarı-ilekten metal olduğu için seçimiştir, altın nanorodlar ise altın nanopartiküllere göre sert ve sivri uçları sebebiyle fotokatalitik aktiviteyi arttırdığı için seçilmiştir. Çeşitli optimizasyonlar sonucunda grafen oksit yüzeyindeki altın nanorod konsantrasyonu sabit tutulup TiO2 nanopartikül oranı değiştirilmiştir ve fotokatalitik aktiviteleri Rhodamin B boyası ile takip edilmiştir.Antibakteriyel testler için, sentezlenen nanokompozitler arasında en iyi degradasyona sahip olan seçilmiştir ve E.coli bakterisine karşı ışık altında etkisi araştırılmıştır. Hazırlanan nanokompozit ve E.coli kombinasyonu, 3 saat ışık altında etkilendikten sonra sonuçlar akış sitometresi ve floresans mikroskop tarafından tespit edilmiştir.Sonuç olarak, ışık nanokomposite etki ettiğinde reaktif oksijen parçacıklar üreterek ortamdaki bakterileri öldürdüğü tespit edilmiştir.