Cyclodextrin functionalized nanofibers via electrospinning

Elektroeğirme, nanometre düzeyinden birkaç mikrometreye kadar değişen aralıkta çapa sahip nanoliflerin üretilmesi için, yaygın olarak çalışılan ve uygulanan bir tekniktir. Düşük maliyeti, basit düzeneği, göreceli olarak yüksek üretim hızı ve tekrarlanabilirliği, bu yöntemin hem akademide hem de endüstride ilgi çekmesini sağlamaktadır. Elektroeğrilmiş nanolifler, oldukça yüksek yüzey alanları, çok düşük ağırlıkları, nano-boyuttaki gözeneklilikleri ve belirgin fiziksel/mekanik özellikleri ile çok geniş malzeme aralığında üretilebilmektedirler. Bu yöntemde nanolif üretimi, genel olarak polimerik tabanlı malzemelere odaklanmıştır. Fakat, yeni çalışmalar göstermiştir ki, polimerik olmayan sistemlerden de nanolif elde etmek mümkündür. Elektroeğirme araştırmalarındaki bu yeni gelişmeye bizim katkımız ise, polimerik malzeme kullanmayarak ürettiğimiz siklodekstrin (CD) nanolifleri ile olmuştur. CD'ler α-(1,4)-glikozidik bağlarıyla birbirine bağlanmış glukopiranoz yapılarından oluşan siklik oligosakkaridlerdir. Kesik koni şeklindeki yapıları, CD'lere, çok farklı organik moleküller ile kovalent olmayan ev sahibi-misafir tipi inklüzyon kompleks (IC) yapacağı ortamı sunmaktadır. IC oluşumu ile, misafir moleküllerin özelliklerinde ve konumunda meydana gelen iyileşme ve gelişmeler, CD'lerin, filtrasyon, tıbbi ilaçlar, kozmetik, fonksiyonel gıda, tekstil ve analitik kimya gibi birçok farklı alanda kullanımını sağlamaktadır. Bu tezde, CD nanoliflerinin elektroeğrilmesini rapor etmekte ve fonksiyonlaştırılmaları ile uygulama potansiyellerini sunmaktayız. Öncelikle, üç farklı modifiye CD (hidroksipropil-β-siklodekstrin (HPβCD), hidroksipropil-γ- siklodekstrin (HPγCD) and metil-β-siklodekstrin (MβCD)) çeşidinden nanolifler elde edilmiştir. Daha sonra, doğal CD (α-CD, β-CD and γ-CD) nanoliflerinin elektroeğrilmesi başarılmıştır. Bu nanoliflerin, moleküler tutuklama kapasiteleri, hava ortamındaki toksik uçucu organik bileşiklerin (VOCs) enkapsülasyonu ile gösterilmiştir. Bir sonraki aşama olarak, polimersiz nanolifler, CD'lerin antibakteriyel ajanlar (triklosan) ve esansiyel yağlar ile yaptığı IC'lerden elde edilmiştir. Burada, IC nanoliflerinin uygulanabilirliği de yapılan antibakteriyel test sonuçları ile gösterilmiştir. CD nanoliflerinin fonksiyonlaştırılmaları, yeşil ve tek adımda metal nanoparçacıkların (Ag-NP, Au-NP ve Pd-NP) sentezinin ve nanoliflerin katkılandırılmasını içeren; CD'lerin indirgeyici, stabilize edici ve lif kalıbı olarak kullanıldığı, çalışmalar ile devam etmiştir. Hatta, ilgili nanoparçacığı içeren CD nanolifler için, antibakteriyel, SERS ve kataliz olarak kullanım potansiyelleri gösterilmiştir. Çalışmalarımız, çözünmeyen poli-CD nanoliflerinin üretimi ile genişletilmiş ve yeni bir boyut kazanmıştır. Çözünmeyen ve homojen lif yapısına sahip olan nanoliflerin üretimi için birçok farklı çapraz bağlayıcı ajanlar denemiştir, bütün ajanlar için şartlar optimize edildikten sonra, en dayanıklı olan nanoağ yapısı, ilerleyen analizler ve sulu ortamdaki filtrasyon performansını değerlendirmek için seçilmiştir. Poli-CD nanoliflerinin üretimi ile, CD nanoliflerinin kullanımını kısıtlayan suda çözünme problemi ortadan kaldırılmıştır. Bu nedenle, poli-CD nanoliflerinin, CD nanoliflerinin kullanımında yeni gelişmeler sağlayacağını ummaktayız. Bütün bu çalışmalar göstermiştir ki, CD'lerin kendiliğinden topaklanma ve kümelenme özellikleri, bu moleküllerin elektroeğrilmesi için öncelikli gerekliliklerdendir. Sonuç olarak, nanoliflerin yüksek yüzey alanı; toksik olmayan ve biyouyumlu CD'lerin ev sahibi-misafir tipi kompleks yapabilme özellikleri ile entegre edilerek çok ilginç yapıda malzemeler elde edilmiştir. Ayrıca, genellikle toz halinde kullanılan CD'ler, uygulamaları sırasında kolaylık sağlayacak olan nanolif formuna getirilmiştir.