Development of novel elastomeric fabrics for burn pressure garments using various antimicrobial technologies

Abstract

Yanık tedavilerinde, bası tedavisi süresince basınçlı giysiler üzerindeki mikroorganizmalar, fonksiyonel, hijyenik ve estetik zorluklara neden olarak rehabilitasyonu önleyebilir. Bakteriler en çok rahatsız edici organizmalardan biri olduğundan, bu giysilerin uzun bir süre kullanımları süresince enfeksiyona neden olarak hastaların yaşamını tehdit edebilir. Bu çalışmada, powernet, düz çözgülü örme ve atkılı örme yapılarda yüksek elastanlı Nylon 6.6/Spandex kumaşlara çeşitli tipte antimikrobiyel kimyasal yöntemler kullanılarak kalıcı antimikrobiyel özelliğe sahip yanık yaralanmalarında kullanılan yeni basınçlı giysiler geliştirilmiştir. Quat-Silane, Triclosan, PHMB (polyhexamethylenebiguanide) ve üç farklı tipte gümüş bazlı antimikrobiyel kimyasal materyal olmak üzere altı farklı antimikrobiyel kimyasal yöntem kullanılmıştır. Antimikrobiyel işlem görmemiş, işlem görmüş ve işlem gördükten sonra 5,10 ve 50 yıkamaya tabi tutulmuş numuneler antimikrobiyel aktiviteyi belirlemek için test edilmiştir. Antimikrobiyel işlemlerden önce ve sonra olmak üzere prototif manken kullanılarak ayak bileğinden dize kadar olan bacak bölgesi olmak üzere üç farklı tipte basınçlı giysi dizaynı gerçekleştirilmiştir. Yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysilerin uyguladığı basınçları istenilen medikal aralıkta kontrol edebilmek için, antimikrobiyel işlemlerden önce ve sonra ticari kablosuz basınç sensörleri kullanılmıştır. Kumaş numuneleri üzerinde antimikrobiyel kimyasalların kullanıldığı bitim işlemlerinin başarısını incelemek için XPS, SEM ve FTIR analizleri gerçekleştirilmiştir. Antimikrobiyel işlemlerden önce ve sonra yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysilerin giyim performanslarını değerlendirebilmek için fiziksel özellikler hava geçirgenliği, rijitlik (CD,MD), patlama mukavemeti, dökümlülük, zamana bağlı kumaş genişlemesi ve gözeneklilik değerleri açısından test edilmiştir. Antikrobiyel işlemlerden önce ve sonra yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysilerin komfor performanslarını değerlendirebilmek için termofizyolojik özellikler termal direnç (Rct) ve izolasyon özellikleri (clo unit) açısından test edilmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki, bu giysilerin ana fonksiyonu olan basınçlarını kontrol ederek çeşitli antimikrobiyel kimyasal prosedür ile memnun edici kalıcı antmikrobiyel aktivite elde edilmiştir. Hava geçirgenliği, patlama mukavemeti ve dökümlülük değerlerinde çok az bir düşüş gözlemlenirken, rijitlik (CD,MD), termal direnç (Rct) ve izolasyon (clo unit) değerlerinde çok az bir artış gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar göstermektedir ki bu yeni yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysiler kokuyu önleyecek, enfeksiyonu azaltacak ve rehabilitasyon hızını arttırarak skar doku oluşumunun azaltılmasına destek sağlayacaktır. Çalışmanın ana amacının farkında olarak çeşitli antimikrobiyel mekanizmalarının yanık yaralanmalarının rehabilitasyonunda kullanılan üç farklı tipte kumaş yapısının basınç davranışlarına ve kimyasal, fiziksel ve mekanik ve komfor özelliklerini ne şekilde etkilediğini anlamak ve araştırmak da çalışmanın diğer amaçları arasında yer almaktadır. Böylece, beş ana amaç belirlenmiş ve şu şekilde tanımlanmıştır. Bunlardan birisi, altı farklı antimikrobiyel işlemin çeşitli tipte nylon6.6/spandex kumaşların kimyasal özelliklerine etkisini incelemek ve araştırmaktır. Bunun için çeşitli tipte tekstil yapılarındaki lifler üzerindeki değişiklikleri incelemek ve araştırmak için tarama elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak yüzey morfolojisi çalışılmıştır. Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR) kullanılarak liflerin kimyasal yapısındaki değişiklikler incelenmiştir. Çeşitli tipte gümüş antimikrobiyel kimyasal maddenin kullanıldığı antimikrobiyel işlemlerin yüzey kimyası, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak çalışılmıştır. Bu amaçlardan bir diğeri, altı farklı antimikrobiyel işlemin çeşitli tipte nylon6.6/spandex kumaşların antimikrobiyel aktivite dayanımları üzerine etkisini incelemektir. Bunun için altı farklı antimikrobiyel işlemin antimikrobiyel aktivite üzerindeki rölatif dayanımlarını değerlendirebilmek için devirli yıkama testlerinin etkisi çalışılmıştır. Altı farklı antimikrobiyel işlem görmüş üç farklı kumaş tipi ve işlem görmemiş üç farklı kumaş tipi üzerindeki antimikrobiyel aktivite dayanımları birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada belirlenen diğer bir amaç, üç farklı tipte nylon6.6/spandex kumaş ve altı farklı antimikrobiyel mekanizmanın kullanılarak antimikrobiyel özellik kazandırılmış yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysiler tasarlamak ve geliştirmektir. Bunun için portatif bir manken ve ticari kablosuz basınç sensörleri kullanılarak basınç performansları çalışılmıştır. Altı farklı antimikrobiyel işlemin üç farklı tipte nylon6.6/spandex elastomerik kumaşların basınç davranışları birbirleriyle karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Ayrıca, antimikrobiyel işlem görmüş ve görmemiş nylon6.6/spandex elastomerik kumaşların basınç davranışları birbirleriyle karşılaştırılmış, incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Bunların yanında, altı farklı antimikrobiyel işlemin üç farklı tipte nylon6.6/spandex elastomerik kumaşın fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Farklı antimikrobiyel işlemler kullanılarak üç farklı nylon6.6/spandex elastomerik kumaşın fiziksel ve mekanik özellikleri birbirleriyle karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Altı farklı antimikrobiyel işlemin nylon6.6/spandex elastomerik kumaşlar üzerindeki komfor özellikleri de çalışılmıştır. Farklı antimikrobiyel işlemler kullanılarak üç tipte değişik nylon6.6/spandex elastomerik kumaşların komfor özellikleri birbirleriyle karşılaştırılmış ve komfor özellikleri üzerine etkisi değerlendirilmiştir. Farklı antimikrobiyel mekanizmalar farklı alternatifler sunduğu için gümüş bazlı bileşenler, poliheksametilen biguanid (PHMB), quaternary amonyum bileşenleri (QAC?s) ve Triclosan gibi çeşitli tipte antimikrobiyel teknolojiler çalışılmış ve çeşitli antimikrobiyel özellikli kimyasal maddeler kullanılarak çeşitli tipte kumaşlar geliştirilmiştir. Gümüş antimikrobiyellerin yüzeyleri üzerinde birçok bağlanma alanı bulundurması, yanık yaralanmalarının iyileştirilmesini hızlandırmaktayken, quaternary amonyum bileşenleri tekstil yapılarına kovalent bağlarla bağlandığından antimikrobiyel dayanımı en iyi performansı göstermiştir. Triclosan küçük bir molekül olduğundan, dispers boya gibi davranabilmekte ve çektirme yöntemiyle de kumaşlara aplike edilebilmektedir. Kimyasal olarak da kararlı bir yapıda olduğundan vücuttan da kolaylıkla uzaklaştırılabilmektedir. Fakat Triclosan Amerika Birleşik Devletleri Sağlık Bakanlığı (FDA) ve Kanada Sağlık Yasası (Canada Health) tarafından belirlenen bazı alerjik reaksiyonlara neden olabileceği ve Hijyen Hipotezi?ne göre vücudun bağışıklık sistemi üzerine olumsuz etkileri olabileceğinin belirlenmesi üzerine takip altındadır. Trıclosan, çok düşük konsantrasyonlarda antimikrobiyel özellik göstermektedir. Poliheksametilen biguanid (PHMB), kumaşlara dayanıklı antimikrobiyel özellik kazandırabilmesinin yanında kumaş sararmalarının da üstesinden gelecektir. Polimerde ortalama 16 biguanid birim içeren yüksek molekül ağırlığına sahip olduğundan tekstil yüzeylerine çok iyi bağlanabilmektedir. Bu araştırmada yürütülen çalışmada, kablosuz basınç sensörleri kullanılarak basınçların kontrol edildiği çeşitli teknolojiler kullanılarak dayanıklı antimikrobiyel özelliğe sahip yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysi kullanımına yönelik yeni elastomerik kumaşlar geliştirilmesine odaklanılmıştır. Yanık yaralanmalarının yönetiminde kullanılan yüksek elastanlı kumaşaların antimikrobiyel maddelerle optimum çalışma şartları için ana hatlar belirlenmiştir. Bu çalışma, yanık yaralanmalarında kullanılan basınçlı giysilere yönelik kumaşların klinik olarak basınç fonksiyonu ve rehabilitasyon performansları üzerine etkilerini belirlemek için değişik konsantrasyonlarda değişik antimikrobiyel bitim işlemleri uygulamalarıyla devam etmektedir. Bu kumaşların rehabilitasyon hızına etkilerini incelemek için fare sırtı modeli kullanılarak hayvan deneylerinin de yürütülmesi istenmektedir. Bu aynı zamanda, yaşayan canlı mikroorganizmalar üzerinde alerjik reaksiyonların önlenmesi ile ilgili de bir fikir vereceği düşünülmektedir.

In burn treatments, microorganisms on pressure garments during pressure therapy can prevent rehabilitation by causing functional, hygienic and aesthetic difficulties. As bacteria is one of the most trouble-causing organisms, they can threaten patients causing infection during the long period of use of these garments. In this study, novel burn pressure garments having durable antimicrobial property were developed using various antimicrobial agent procedures on highly elastic Nylon 6.6/ Spandex fabrics in powernet, flat warp and weft knitted structures. Six different antimicrobial agent procedures were used following Quat-Silane, Triclosan, polyhexamethylene biguanide (PHMB) and three different silver-based antimicrobial chemical agents. Untreated, treated and a duplicate treated set of samples washed for 5, 10 and 50 cycles were tested to determine the antimicrobial activity. Three different types of pressure garments were designed including the area from ankle to knee before and after treatments using a mannequin. Commercial wireless pressure sensors were used to control the pressures of burn pressure garments at an acceptable medical range before and after antimicrobial treatments. XPS, SEM and FTIR analysis were conducted to examine the achievement of the treatments using antimicrobial chemical agents on fabric samples. Physical properties were tested in terms of air permeability, stiffness (CD, MD), bursting strength, drapeability, time dependent fabric growth and porosity in order to evaluate the wear performances of burn pressure garments before and after antimicrobial treatments. Thermophysiological properties were tested in terms of thermal resistance (Rct) and isolation properties (clo unit) in order to evaluate the comfort performances of burn pressure garments before and after antimicrobial treatments. Our results showed that satisfying durable antimicrobial activity was obtained with various antimicrobial agent procedures by controlling the pressures which is the main function of these garments. A small significant decrease was observed for air permeability, bursting strength and drapeability while a small significant increase was observed for stiffness (CD, MD), thermal resistance (Rct) and isolation properties (clo unit). The elasticity of the fabrics was protected during 90 days observation. These results show that these novel burn pressure garments will prevent odor, decrease infection and support reducing of scarring by increasing the rehabilitation rates.