TiO2 ince filmleri ile kaplanmış yüzeylerin Escherichia coliʼye karşı fotokatalitik bakterisidal etkilerinin incelenmesi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2006
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Çalışmamızın amacı, TiO2 ince filmlerin fotokatalitik aktivitesinin, Escherichia coliʼye karşı bakterisidal etkisinin incelenmesi ve bunlara dop elamanlarının etki faktörünün belirlenmesidir. TiO2 ince filmleri sol gel daldırma yöntemi kullanılarak sodyum cam substratlar üzerine uygulanmıştır. TiO2 ince filmlerinin hazırlanmasında kullanılan prekürsör solüsyonu, titanyum tetraizopropoksidin uygun miktarı, solvent olarak propanol ve katalist olarak nitrik asit kullanılarak hazırlanmıştır. Saf olmayan maddelerin TiO2 tabakasına diffüzyonunu engellemek amacıyla sodyum cam substratlar öncelikle ince bir silika tabakası ile kaplanmıştır. TiO2 solü içerisine farklı konsantrasyonlarda demir, bakır ve polietilen glikol (PEG 600) eklenerek filmlerin yüzey yapısı modifiye edilmiştir. Daldırarak kaplama ve 120⁰C'deki ön-fırınlama işlemi 3 kez tekrar edilmiş ve bunu takiben filmler 500⁰Cʼde fırınlanmıştır. Prekürsör solüsyona Fe, Cu, ve PEG ilavesinin ince filmlerin yüzey yapısına ve fotokatalitik aktiviteye olan etkisi araştırılmıştır. Filmlerin morfolojik yüzey yapısı ve kompozisyonu, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Taramalı Uç Mikroskobu (AFM) ve X-Işınları Kırınım Cihazı (XRD) kullanılarak incelenmiştir. Yapılan SEM ölçümleri sonucunda silikasız camlar üzerine kaplanan filmlerin homojen olmadıkları ve birçok yerlerinde çatlaklar içerdikleri buna karşın silika kaplı substratlar üzerine hazırlanan filmlerin homojen ve çatlaksız oldukları saptanmıştır. 500⁰Cʼlik ısıl işlemden sonra PEG eklenen filmler poröz yapıda olmuştur. Demir ve bakır ile yapılan doplama, dop edilmeyen TiO2 örneklerinin düz yüzeyini poröz ve sünger-benzeri bir yapıya dönüştürmüştür. Örneklerin AFM ölçümlerinde homojen bir kümeleşme tespit edilmiştir. PEG içermeyen filmlerin pürüzlülük değerleri 15,579- 71,725 nm arasında değişiklik göstermiştir fakat PEG eklendiğinde bu değerler 0,5559 nmʼye kadar düşmüştür. XRD analizleri, 500⁰Cʼde fırınlanan bütün filmlerin anataz formda olduklarını göstermiştir. Uzun dalga boylu UV ışığı (365 nm) ile ışınlanan TiO2 ince filmlerinin antibakteriyel etkinliği, model olarak E. coli ATCC 23999 kullanılarak araştırılmıştır. Bakteriyel solüsyondan 50 ml alınarak TiO2 kaplı substratlar üzerine pipetlenmiş ve kurumayı engellemek amacıyla hava geçirmeyen ve ışınlanan bir düzeneğe yerleştirilmiştir. Bu düzenek, yaklaşık 360 nm civarında pik veren ve ışık yoğunlu UV radiometer (UVP) ile ölçülerek 1 mW/cm2ʼye ayarlanan 20 W siyah ışık (UVP Upland, CA 91786, Model XX-20 BLB) ile ışınlanmıştır. 30, 60, 90, 120, dakikalık ışınlama periyotlarından sonra fosfat tamponu kullanılarak hücreler cam yüzeyinden yıkanmıştır. Canlı kalan hücre sayısını tespit etmek için, toplanan hücrelerin uygun bir dilüsyonu Brain Heart Infussion Agar ortamında 37⁰Cʼde 48 saat süreyle inkübe edilmiştir. Yapılan sayısal analizler, filmlerin kompozisyonuna ve karakteristiklerine bağlı olarak 30 dakikalık UVA ışınlaması sonucunda TiO2 ince filmlerinin gösterdikleri bakteriyel inhibisyonun % 43,4795,21 arasında değiştiğini göstermiştir. TiO2 kaplı filmlerin etkinliği, bakteriyel inhibisyon oranı % 17,3685,21 arasında değişen TiO2 kaplı olmayan filmlerden belirgin ölçüde yüksek olmuştur. SiO2 koruyucu filminin, TiO2 tabakasına Na iyon diffüzyonunu önlemede çok etkili olduğu bulunmuştur. Sodyum cam substratları üzerine kaplanan TiO2 filmlerinin fotokatalitik aktivitesi, Na iyonlarının termal diffüzyonundan dolayı daha düşük olmuştur. TiO2 ince filmlerinin fotokatalitik aktivitesi Cu ve PEG (600) doplanmasıyla artmış, Fe doplanmasıyla düşmüştür. Fe doplu kaplamalar en düşük antibakteriyel aktiviteyi gösterirken Cu doplu kaplamalar en yüksek aktiviteyi göstermiştir. Cu/TiO2 filmi üzerindeki E. coli ATCC 23999ʼnın canlılık oranı 30 dakikalık ışınlama sonucunda belirlenemeyen düzeye inmiştir. Bu sonuçlar, TiO2 ince filmlerinin fotoindüklenmiş bakterisidal etkisinin filmlerin karakteristiklerine bağlı olduğunu göstermiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Titanyum dioksit, ince filmler, sol-jel, daldırma-kaplama, fotokatalizis, metal doplama, Escherichia coli., Titanium dioxide, thin films, sol-gel dip-coating, photocatalysis, metal doping, Escherichia coli., Biyoloji A.B.D.
