Yara örtücü ve benzeri uygulamalarda kullanılmak üzere biyopolimerik filmler geliştirilmesi

Abstract

Günümüzde denizlerde ve karalarda kirlilik tehlikeli boyutlara ulaşmıştır. Bu kirliliğin önemli bir kısmı hayatımıza girmiş olan sentetik polimerik malzemelerden kaynaklanmaktadır. Doğada bozunmaları yüzyıllar mertebesinde olan bu sentetik polimerler deniz ve kara hayvanlarının ve hatta insanların da besin zincirine girmiş durumdadır. Bu hal, sentetik polimerlerin kullanıldığı her alan için doğada çözünebilen, bozunabilen alternatiflerinin bulunmasını gerektirmektedir. Çalışmamızda sağlık ve gıda alanındaki ihtiyaca bir ölçü de olsa katkı sağlayabilmek amacı ile biyobozunur olmanın ötesinde insan, hayvan, tüm canlıların rahatça tüketebileceği, doğrudan besin zincirinde yer alan polisakkarit yenilebilir filmlerin elde edilmesi ve özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Biyouyumlu filmlerin sağlık alanında çeşitli kullanım yerleri vardır. Bunlar arasında yara örtücüler ve ilaç salım sistemleri sayılabilir. Pamuk ve selüloz bazlı sargıların yaraya yapışması, değiştirilmesindeki zorluk, yarayı dış etkilerden korumada yetersizlikleri yeni arayışlara yol açmıştır. Biyouyumlu polisakkarit bazlı filmler, yara iyileşmesi için gereken nem ve oksijen miktarını sağlamaları, yarayı mikroplardan korumaları ve yara iyileşmesini hızlandırmaları sebebiyle tercih edilmektedirler. Vücuda uzun süre yapıştırılması gereken ilaç salım sistemlerinde ve uzun iyileşme süresi gerektiren kronik yaralarda iyileşme süresini kısaltmaları ve hasta konforunu arttırmaları dolayısı ile biyopolimerik filmler tercih edilmektedir. Yara örtücülerin yüksek katma değerli malzemeler olması yeni yeni piyasaya girmekte olan polisakkarit filmlerin uygulanma şansını da arttırmaktadır. Yenilebilir gıda ambalajı ise bu filmlerin diğer önemli bir kullanım yeri olacaktır. Günümüzde her dakika 15 ton plastik atık okyanuslara dökülmektedir ve bunun %40 kadarı tek kullanımlık ambalaj malzemeleridir. Bu malzemelerin bozulmaları da yüzyıllar aldığından denizler çöplük halini almaktadır. Avrupa Birliğinin aldığı bir karar gereğince 2030 itibarı ile tüm gıda ambalajlarının biyobozunur olması gerekmektedir. Gıda ambalajlarının biyobozunur ve yenilebilir olması elbette günümüzde alışılmış teknolojilerin terk edilerek yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektirdiğinden ek maliyet anlamına gelmektedir ve rekabetçi pazarın da buna tahammülü yoktur. Ancak tüketicilerin bilinçlenmesi ve doğru tercihler kullanması ile yakın zamanda hayatımıza gireceği kesindir. Çalışmamızda potansiyel yara örtücü ve yenilebilir gıda ambalajı olarak agar, keçiboynuzu zamkı ve salep temelli filmler üretildi. Agar kırmızı deniz yosunundan üretilen bir hidrokolloittir. Agaroz ve agaropektin adı verilen iki ayrı birimden oluşur. Agaroz jelleşebilen yapıdadır, agaropektin ise sülfat grubu taşıyan, yüklü, jel oluşturmayan birimdir. Agar oda ve vücut sıcaklığında suda çözünmez ancak 90oC sıcaklıkta suda çözünür, soğuduğu zaman tekrar heliks yapısını alarak suda çözünmez forma geri döner. Agarın jelleşebilen yapısı ve yüksek sıcaklık çözünürlüğü oda sıcaklığında veya en fazla vücut sıcaklığı olarak 36 - 40oC'lerde güvenle kullanılabilmesine olanak sağlar. Jelleşmesi için sentetik bir çapraz bağlayıcı gerektirmemesi de ayrı bir üstünlüğüdür. Agar filmlerinin mukavemetleri ve yüksek yüzde uzama değerleri bu amaçlar için uygundur fakat antimikrobiyal özellikleri yoktur. Bu sebeple antimikrobiyal özellik gösteren diğer polisakkaritlerle katkılanarak kullanılması yoluna gidilmiştir. Seçilen ikincil malzemelerden biri keçiboynuzu zamkıdır (locust bean gum; LBG). Keçiboynuzu zamkı, keçiboynuzu ağacının tohumlarından elde edilen bir polisakkarittir. Ana zinciri mannan, yan grupları ise galaktoz gruplarından oluşur. Bu yapı jelleşen bir yapı değildir fakat uzun agar zincirleri ile etkileşerek suda çözünmeyen filmler oluşturur. Mekanik özellikleri ve su buharı geçirgenliği de uygun değerdedir. Diğer polisakkarit olarak ülkemize özel bir ürün olan salep seçildi. Salep ülkemizde de yetişen orchid genus orchis adlı yabani bir orkide türünün kök yumrularından elde edilir. Çok bileşenli bir polisakkarittir. Yapısında nişasta, kalsiyum, potasyum, demir klorürleri ve zengin miktarda glukomannan bulunur. Çalışmamızın ilk bölümünde agar-LBG ve agar-Salep filmleri elde edilerek fiziksel, antimikrobiyal özellikleri ve hücre yaşamasına etkileri incelendi. LBG ilavesi filmlerin su buharı geçirgenliğini arttırdı, suda ve fosfat tamponunda çözünmeyen, antimikrobiyal özellikleri saf agar filmlerinden çok daha güçlü, hücre yaşam yüzdeleri saf filmlerden daha yüksek, UV geçirgenliği daha düşük filmler elde edildi. Salep katkısı ise (agar-salep) suda çözünür, su buharı geçirgenliği ve UV geçirgenliği daha düşük, antimikrobiyal özellikleri ve hücre yaşam yüzdeleri daha yüksek filmler elde edilmesini sağladı. Hem LBG hem de salebin antimikrobiyal özellikleri yüksek olduğundan ikili filmlerinin daha yüksek antimikrobiyal özellik taşıyabileceği, yumuşak yapılarının da gerek yara örtücü gerekse yenilebilir film olarak daha uygun olabileceği düşünülerek LBG-Salep filmleri yapıldı. Çalışmanın sonunda, LBG-Salep filmleri agar içeren filmlerden çok daha iyi antimikrobiyal özellik göstermiştir. Tek tek gıdaların ambalajlanmasında veya suda çözünebilen filmler gerektiği durumlarda LBG-Salep filmleri iyi bir alternatif olacaktır. Suda çözünmeyen filmlerin uygulama alanı daha geniştir. Su içeren veya içermeyen gıdalar, hazır yemekler vb. ürünler bu tür filmlerden yapılan ambalajlarda saklanabilir. İlk bölümde üretilen agar-LBG filmleri suda çözünmez yapıdadır. Antimikrobiyal değerleri de saf agar filmlerinden oldukça iyi olmasına rağmen biraz daha arttırabilmek amacıyla agar-LBG filmlerine uçucu yağlar katıldı. Uçucu yağ olarak, antimikrobiyal özellikleri bilinen çörek otu, kantaron ve biberiye yağları seçildi. Çalışma sonucunda transparan, kopma mukavemeti ve kopma uzaması daha düşük filmler elde edilmiş ise de antimikrobiyal sonuçlar beklenen aşırı artışı göstermemiştir. Yağların antimikrobiyal özelliğinin çok artmaması, filmin besin değerini de arttırmış oldukları sebebine bağlanabilir. Bu çalışma sonunda her biri farklı özelliklerde biyouyumlu, biyobozunur, yenilebilir agar, LBG, salep ikili kompozit filmleri ilk defa üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir, böylelikle yara örtücü ve gıda ambalajı konusunda yeni ve faydalı alternatifler oluşturduğumuza inanıyoruz.