Development of multifunctional tick repellent textiles

Bu tezin odak noktası, doğal özlerin kapsüllenerek kene kovuculuğu sağlayacak akıllı tekstil üretiminin yapılması ve kumaş yüzeylerinin üzerine uygulanmasıdır. Kene-Kaynaklı Ensefalitin (KKE), merkezi sinir sistemini içine alan, insanlarda bulunan bir viral enfeksiyon hastalığıdır. KKE vakalarının son birkaç yüzyıl içinde Avrupa'da arttığı görülmüştür. Hastalık, çoğunlukla menenjit (beyin ve omuriliği saran zarın iltihaplanması), ensefalit (beyin iltihaplanması) veya meningoensefalit (beyin iltihaplanması ve menenjit) olarak ortaya çıkmaktadır. Dünya Sağlık Örgütüne göre KKE hastalarının %35-58'i, çeşitli zihinsel ve nöropsikiyatrik şikayetler, denge kaybı, baş ağrısı, disfazi, duyma bozuklukları ve omurilik felci gibi uzun dönemli nörolojik problemlerle karşılaşmaktadır ve hastaların %2'si hastalıktan dolayı ölmektedir. Hijyenik kıyafet ve spor giyiminin yüksek müşteri talebi, anti-kene ve anti-mikrobiyal tekstil ürünleri için önemli bir market oluşturmuştur. Bu yüzden, insan sağlığının gelişimini sağlayacak, ölümcül böcek ısırmalarının risklerini minimuma indirecek, özgün koruyucu metotlar ve/veya ürünler üretmek acil bir ihtiyaç haline gelmiştir. Kalıcı kokular ve cilt yumuşatıcıları, antibiyotikler gibi tıbbi uygulamalar ve tıbbi tekstiller için anti-mikrobiyal ajanlar gibi yenilikçi tekstil ürünleri devamlı üretilmekte ve geliştirilmektedir. Bu gibi uygulamalar, kıyafet üreticileri tarafından, rekabeti arttırmak, market dinamiklerini geliştirmek ve sanayinin ekonomik büyümesini sağlayabilmek için kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, kene-kaynaklı ensefalitin hastalığının tedavi edilmesini ve/veya yayılmasını engellemesi için, biyoaktif yağların kapsülleme yöntemiyle, nano-mikro kapsüller halinde tekstillere uygulanması üzerine çalışılmış ve geliştirilmiştir. Kapsülleme tekniğinde kapsüller kontrollü koşullarda, iç dolgusundaki sıvıyı (belirli bir amaca hizmet etmesi için) serbest bırakan küçük konteynerler olarak kullanır. Boş nano-kapsüller ve taşıyıcı madde olarak okaliptüs yağı içeren kapsüller, diblok kopolimer (polyethylene glycol-polycaprolactone PEG-b- PCL) kullanılarak kapsüllenmiş ve çözücü buharlaştırma yöntemi ile hazırlanmıştır. PEG-b-PCL ayrıştırılabilir bir polimerdir ve toksik olmayan doğası, ayrıştırılana kadar mekanik bütünlüğü sağlayabilme özelliği ve kontrollü oranlarda ayrıştırılabilme özellikleri nedeniyle kullanılmaktadır. Geliştirilmiş kapsüller, yüzey biçimlerine, boyutlarına, boyut dağılımlarına, yüzey gerilimi ve kontrollü salımlarına göre karakterize edilmişlerdir. Laboratuvarda sentezlenmiş kapsüller ve ticari olarak bulunabilen polyüre bazlı kapsüller, kene kovuculuğu test etmek için, seçilmiş tekstiller üzerine uygulanmıştır. Kapsülleme yöntemiyle kene kovuculuğu sistemik bir şekilde çalışabilmek için, ilk önce tekstillerin temel özellikleri üzerine çalışılmıştır. İlk olarak, en uygun tekstili bulabilmek için, beş farklı tekstil örneği incelenmiştir. Üzerinde çalışılan tekstiller şöyledir; (i) %100 taraklanmış pamuk, (ii) %100 penye, (iii) %100 polyester, (iv) %100 viskoz ve (v) %100 tensil. Temel etkileşim gücü anlayışı doğrultusunda, hidrofobik-hidrofobik etkileşimi sayesinde, hidrofobikliğin, kapsüllerin tekstil üzerine yapışmalarını arttırmaya yardım edeceği düşünülmektedir. İkinci bir mekanizma olarak, tekstilin ve kapsülün yüzey yüklerini zıt hale getirerek, elektrostatik etkileşim üzerine de yoğunlaşılmıştır. İlerleyen çalışmalar için pamuk, polyester ve karışımları, projenin bir odak noktası olan, spor giyimlerindeki yaygın kullanımları dolayısı ile düşünülmüştür. Ayrıca bu kumaşların daha yüksek kontak açıları, 123.38  3.91 (pamuk) ve 121  5.83 (polyester), su itici bitirme solüsyonu içinde işlendikten sonra, kumaşların damıtılmış suya hidrofobik özellik gösterdiğine işaret eder. İkinci aşamada, en uygun tekstil kompozisyonu ve bitirme solüsyonundaki en uygun silikon miktarını bulabilmek için bir deney tasarımı yürütülmüştür. Deney tasarımı, mikro/nano-kapsüllerin tekstil örneklerine yapışmalarını maksimuma çıkarabilecek optimum yüzey özellikleri için 13 adet test çıkarılmıştır. Deney tasarımının, optimizasyonu için yüksek hidrofibiklik ve yüksek negatif yüzey gerilimi planlanmıştır. Optimizasyon sonucunda, kapsüllerin maksimum yapışmaları için, %100 pamuk kumaşı ve bitirme solüsyonunda yüksek silikon oranı daha optimal bulunmuştur. Buna rağmen, spor giyimi için uygun olan, %65 pamuk ve %35 polyesterin birleşimi tercih edilmiş, yine de kumaş, pamuk ipliklerinin polyester iplikleri üzerine dokunmasıyla hazırlanmıştır. Dokuma, tekstilin kapsüllere tutunma yetilerini arttırırken, kapsüllere zarar verebilecek, ütülenme gereksinimini azaltılmıştır. Seçilen tekstil, hazırlanmış olan, okaliptüs yağı içeren, nano-mikro kapsüllerle pamuklu tarafına spreyle uygulanarak kaplanmıştır. Kapsüllerin tekstile yapışmaları, tekstillerin, spreylemeden önce ve sonraki ağırlıklarına bakılarak analiz edilmiştir. Ağırlık farkıyla ortaya çıkan kapsül tutunma istatistiksel deney analizleri ile belirlenen şartlarla uyumlu bulunmuştur. Özetle, bu çalışmanın sonucunda, kene kovuculuğu için kapsüllerin tutunmasını maksimuma çıkaracak optimum tekstil kompozisyonu ve dokuma stili belirlenmiş, kapsüllerin ve tekstil yüzeylerinin, hidrofobik ve elektrostatik özelliklerinin kaplama etkenliğine ilişkili olduğu gözlemlenmiştir.