Development of biointegrated electrospun nanofibers for environmental applications

Elektrospin yöntemi değişik polimerlerden, polimer karışımlarından, inorganik malzemelerden, supramoleküler yapılardan ve kompozitlerden nanolif/nanoağ elde edilen, kolay ve maliyeti düşük bir üretim tekniğidir. Bu nanolifler, yüksek yüzey alanları ve nano boyuttaki gözenekli (boşluklu) yapıları sayesinde sıra dışı fiziksel/kimyasal özellikler göstermektedirler. Üstün özelliklere, birçok işleve sahip olan ve fiziksel/kimyasal yollarla modifiye edilebilen bu nanolifler özellikle membran/filtre uygulamarında yüksek kullanım potansiyeline sahiptirler. Biyogiderim yöntemi sudaki kirleticilerin temizlenmesi amacıyla uygulanan yaygın bir tekniktir ve çeşitli türdeki bakteriler sucul sistemlerde biyogiderim yapması amacıyla kullanılmaktadır. Biyoentegre sistemlerin biyogiderim amacıyla kullanımı alternatif bir yaklaşım olup, daha yüksek başarı, uygulama kolaylığı ve tekrar kullanılabilirlik sağlayabilmektedir. Elektrospin edilmiş nanolifler bakteriler için uygun bir tutunma ortamı olabilir, zira elektrospin yöntemi nano/mikro düzeyde kompozit malzemelerin ayarlanabilir fiziksel ve kimyasal özelliklerde üretilmesine olanak sağlamaktadır. Tez çalışması kapsamında, elektrospin yöntemi ile üretilen nanoliflere, biyogiderim özelliği bulunan bakterilerin immobilizasyon/enkapsülasyon teknikleri kullanılarak entegrasyonu ve elde edilen biyokompozit malzemelerin atık su arıtımındaki potansiyellerinin araştırılması amaçlanmıştır. Amonyum, ağır metal, tekstil boyar maddesi ve surfaktan giderim özelliği gösteren bakterilerin nanoliflerle entegrasyonu iki farklı yaklaşımla gerçekleştirilmiştir. Birinci yaklaşımda, homojen bir morfolojide elde edilen selüloz asetat (CA), polisülfon (PSU), polistiren (PS), polikaprolakton (PCL) ve polilaktikasit (PLA) nanoliflerinin yüzeyine fiziksel yollarla bakteriler immobilize edilmiştir. Nanolif/nanoağ morfoloji veya dizilimdeki değişikliklerin bakteri tutunmasında neden olabileceği farklılıkları incelemek açısından, bu nanoliflerin, gözenekli, paralel dizilimli ve farklı çaplara sahip halleri de üretilerek etkileri incelenmiştir. İkinci yaklaşımda ise, polivinilalkol (PVA) ve polietilenoksit (PEO) polimerleri kullanılarak, bakterilerin eş zamanlı nanolif yapılarına enkapsülasyonu sağlanmıştır. Daha sonra, bu yöntemlerle üretilen biyokompozit malzemelerin entegre edilen bakterinin özelliğine göre endüstriyel atık su arıtımındaki kullanım potansiyelleri test edilmiştir.