Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 3, No: 3, 2009 (95-108) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 3, No: 3, 2009 (95-108) TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn: 1309-3991 (Derleme) (Review) Sema Palamutcu, Reyhan Keskin, Nalan Devrent, Mustafa Sengül, Barış Hasçelik Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Denizli Özet Tekstil ürünlerinin kullanımları sırasında karşılaştıkları ısı ve nem ortamı, mikro organizmaların tekstil lifleri arasında çoğalmaları için gerekli ortam şartlarını iyileştirmektedir. Bu mikro organizmalar sağlık üzerinde neden oldukları olumsuz etkilerin yanında tekstil yapılarında istenmeyen koku oluşumuna, renk bozulmasına, lekelenmelere ve kumaş mukavemetinde azalmalara neden olmaktadır. Tekstil ürünleri ikinci dünya savaşından bu yana kullanılmakta olup; günümüzde artan hijyenik ürün talebi ve toplumsal duyarlılığa bağlı olarak yoğun ilgi görmektedir. Antimikrobiyal tekstiller sağlık açısından önemli faydalar getirmekle beraber gerek insan sağlığı ve gerekse çevre sağlığı açılarından çeşitli problemleri de gündeme getirmektedir. Antimikrobiyal tekstiller faydalı yönleri yanında vücut florasında oluşturabilecekleri olumsuz etkiler, alerjik reaksiyonlar ve çevre açısından toksik etki yaratma potansiyalleri nedeni ile uzun vadede dikkatle izlenmeleri gereken ürünlerdir. Bu çalışmada antimikrobiyal tekstil ürünleri hakkında, mikro organizmaların tekstil mamulleri üzerindeki etkileri, antimikrobiyal tekstil ürünlerinde kullanılan etken maddeler, antimikrobiyal aktivite belirleme testleri ve antimikrobiyal tekstil ürünlerinin pazardaki yeri konularında detaylı bilgiler verilmektedir. Anahtar Kelimeler: tekstil, antimikrobiyal, antibakteriyel, standart test Fonctional Textiles II : Antimicrobial Textiles Abstract During the daily usage of textile products, humid and warm environment aggravate appropriate living conditions for the microorganisms. Infestation by microbes cause cross infection by pathogens and development odor where the fabric is worn next to skin. In addition, the staining and loss of the performance properties of textile substrates are the results of microbial attack. Antimicrobial textile products as one sub division of functional textiles have shown extreme growth since World War II, as result of the increasing hygiene demand of the society. Use of antimicrobial textiles brings several desired properties to the consumers however it should be kept in mind that they brings some health concerns and environmental toxicology risks too. Antimicrobial textiles may cause skin irritation, allergic reactions and bacterial resistance on the human flora. Their production processes and consuming markets should be in close watch in the future. In this study antimicrobial textiles, effects of microorganisms to the textile products, antimicrobial agents, antimicrobial efficency measurement standards, and product types are explained in general. Keywords: textiles, antimicrobial, antibacterial, test standard Bu makaleye atıf yapmak için Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 3(3) 95-108 How to cite this article Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Fonctional Textiles II : Antimicrobial Textiles Electronic Journal of Textile Technologies, 2009, 3(3) 95-108
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 1.GĐRĐŞ Tekstil ve konfeksiyon sektöründe ürün yelpazesi sürekli olarak genişlemektedir. Tekstil ürünlerindeki geleneksel model, renk, tuşe, malzeme farklılaşması gibi parametrelere bağlı çeşitliliğin yanında işlevsel özelliklerdeki yeniliklere bağlı olarak tüketiciye sunulan ürünlere her geçen gün yenileri eklenmektedir. Geleneksel olarak örtme, koruma, süsleme amaçlı kullanılmakta olan tekstil ürünleri bu işlevlerine ek olarak diğer bazı ihtiyaçlara da cevap verecek yeni özelliklerde üretilmektedir. Sağlık, güvenlik, bilişim, kozmetik gibi farklı sektörlere ait ürün özellikleri bariyer özellikli esnek yapılan olan tekstil ürünlerine kazandırılmakta, görüntü, tuşe ve kullanım konfor özelliklerinde bozulma olmadan yeni ve farklı işlevleri yerine getirebilen tekstil ürünleri geliştirilmektedir. Tekstil ürünleri yapıları ve kullanıldıkları yerler açısından mikro organizmaların yaşaması ve çoğalması için uygun sıcaklık, nem ve besin maddesi sağlayan ortamlardır. Tekstil yapılarının aralarına yerleşen mikro organizmalar tekstil ürünün kendisine ve kullanıcıya zarar verebilmektedir. Antimikrobiyal özellik kazandırılan tekstil ürünleri mikro organizmaların neden olduğu olumsuzlukları azaltmaya ve ortadan kaldırmaya yardımcı olmaktadır. Bu ürün gurupları mikro organizmaların enfekte olmalarının önüne geçilmesi, enfeksiyonların kontrol altında tutulması, mikro organizmalardan kaynaklanan koku ve lekelenme ve renk değişiminin önüne geçilmesi ve kalite kaybının engellenmesi amacı ile kullanılmaktadır. Fonksiyonel tekstil ürünleri arasında önemli bir yeri olan antimikrobiyal tekstiller gerek günlük kullanım alanlarında ve gerekse özel kullanım alanlarında önemli ölçüde pazar payı olan tekstil ürünleridir. Ekonomik ve sosyal refah açılarından gelişmiş toplumlarda binaların, ulaşım sistemleri ve araçlarının emniyet ve güvenlik seviyelerinin arttırılması, insan sağlığının tehdit eden mikro organizmaların çoğalmasının engellenmesi insanların temel ihtiyaçları arasına girmiştir. Antimikrobiyal tekstil ürünleri özellikle gelişmiş ülkeler başta olmak üzere hastane ve hijyen amaçlı kullanım alanları dışında günlük hayatta da yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin otel tekstilleri, bebek giysi ve eşyaları, döşemelikler, mutfak silme bezleri, havlular, peçeteler, sporcu giysileri, avcı giysileri ve çorap gibi çeşitli alanlarda kullanılan tekstil ürünlerinin antimikrobiyal özellikte olması istenmektedir. Đskandinav ülkeleri, Kuzey Amerika ve Japonya gibi refah düzeyi yüksek, bilinçli tüketici guruplarının olduğu ülkelerde, artan hijyen bilinci ve hassasiyetlere bağlı olarak antimikrobiyal tekstil ürünleri aranılan ve sürekli gelişmekte olan bir ürün gurubu haline gelmiştir. 96
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 2. MĐKRO ORGANĐZMALAR VE TEKSTĐL MAMULLERĐNE ETKĐLERĐ Mikroorganizmalar çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olup ancak mikroskop ile görülebilen organizmaların genel adıdır. Buzullardan kaynar sulara kadar çok farklı ortamlarda yaşayabilen farklı özelliklerde çok çeşitli mikroorganizmalar vardır. Đnsan vücudunun farklı bölgelerinde çok çeşitli mikro organizmalar vücut ile uyum içinde yaşamaktadırlar. Vücudumuza giydiğimiz tekstil malzemeleri ve derimiz de bu organizmaların yaşaması için son derece elverişli ortamlar yaratmaktadır. Tekstil yüzeyleri ve özellikle doğal elyaf çeşitleri, besin kaynağı olma özellikleri, geniş yüzey alanları, lifler arasındaki uygun yerleşim alanları ve nem tutma kapasiteleri gibi özellikleri sayesinde mikro organizmalar için son derece uygun yaşam ortamlarıdır. Uygun yaşam ortamlarında mikroorganizmalar biyofilm oluşturarak hızla çoğalmaktadırlar. Hızla gelişen mikroorganizmalar, kötü kokulara, görüntü ve renk bozukluklarına, lekelenmelere ve kumaş mukavemet kaybına neden olabilmektedir. Mikrobiyoloji bilim dalı tarafından incelenen bu küçük canlılar tekstil ürünlerinde performans kaybı, renk değişikliği, koku oluşumu gibi olumsuzluklara sebep olmaktadırlar. Bu durum tekstil ürününün hijyenik ve estetik bakımlardan kullanılamaz hale gelmesine neden olabilmektedir. Tekstil yüzeylerinde görülen bu tür mikrobiyolojik gelişimler ayrıca sağlık açısından da potansiyel tehdit oluşturmaktadır. Tekstil ürününün özelliğini etkilemesi açısından kritik olan organizmalar özellikle bakteri ve mantarlardır. Genel olarak bakteriler kötü kokuya; mantarlar biyolojik olarak parçalanmaya ve lekelenmeye sebep olmaktadırlar. Genelde mantarların üremesi için uygun sınır değerler 28 C, ph 2,5-8, bakterilerin üremesi için 37 C, ph 5-6 olmaktadır. Aktif faaliyet halinde vücutta görülen bölgesel sıcaklık değişimleri bu bakterilerin çoğalmasını tetikleyici bir unsur oluşturmaktadır. Tekstil ürünlerinin üzerinde besin kaynağı (çeşitli gıda kirlilikleri, yağ, protein, seker ve deri kalıntıları) bulunması tekstil materyalleri üzerinde mikrobiyal üremeyi hızlandıran bir başka etken olarak ortaya çıkmaktadır. Mikroorganizmalar tekstillerde, giysilerde ve ayakkabılarda aşağıdaki zararlara neden olmaktadırlar: -Elyaf bozulması (küflenme) neticesinde kumaşta mukavemet kaybı; sentetik kumaşlar ve çadırlık kumaşlar, ağlar, branda bezleri, ipler... -Koku oluşumu ve lekelenme izleri; çoraplarda, iç çamaşırlarda ve duş perdelerinde -Hijyenik problemler; hastanelerde kullanılan tekstillerdeki patojenik enfeksiyonlar. Mikroorganizmaların, kumaş yüzeyleri üzerine tutunması (adhezyon) sonucunda, tekstil materyalleri taşıyıcı olabilmektedir. Bu sonuçlardan dolayı, tıbbi amaçlı kullanılan malzemeler, cerrahi elbiseler, hastane perdeleri, hemşire elbiseleri, yer kaplama ve yatak malzemeleri, havlular ve işçi üniformaları gibi giysilerin antimikrobiyal özellikte olmaları son derece faydalıdır. 97
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 3. TEKSTĐL ÜRÜNLERĐNDE KULLANILAN ANTĐMĐKROBĐYAL ETKEN MADDELER Mikro organizmalar genel olarak polisakkarid içerikli dış duvar, hemen altında bulunan bir zar katmanı ve en iç kısımda organeller ile enzim ve nükleik asit bulunan hücresel yapılı canlılardır. Hücre içindeki enzimler hücre yaşamı için gerekli olan kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesinden, nükleik asitler ise genetik bilginin depolanmasından sorumlu bileşenlerdir. Hücrenin yaşamını sürdürebilmesi için hücre bileşenlerinin birbiri ile uyumlu ve eksiksiz olarak fonksiyonların sürdürmeleri gereklidir. Bu canlıların yaşamlarının sona erdirilmesi için bakteriostatik ajanlar veya çoğalmalarının durdurulması için bakteriocidal ajanların kullanılmaktadır. (Şekil 1) Tekstil ürünlerinde kullanılmakta olan ticari antimikrobiyal etken kimyasalların çoğu (triklosan, gümüş, polyhekzametilen biguanid-phmb, kuarter amonyum bileşenleri) bakteriocidal özelliktedir. [1] Şekil 1 Baktriostatik ve bakteriocidal antimikrobiyal etkinlik Antimikrobiyal maddelerin mikro organizmaları öldürmek veya çoğalmalarını engelleme mekanizmaları çeşitlidir. Bu mekanizmalar, -mikro organizmaların hücre duvarlarına zarar vermek, -hücre duvarı sentezine engel olmak -hücre duvarının kalıcı olarak tahrip edilmesi -protein ve nükleik asit sentezlerinin engellenmesi -enzim hareketlerinin engellenmesi yöntemleri ile çalışmaktadır. Antimikrobiyal özellikte tekstil yapılarının elde edilmesi için içeriğinde antimikrobiyal bileşen bulunan sentetik liflerden elde edilen yüzeyler ve özel yardımcı kimyasallar kullanılarak bitim işleminden geçirilmiş yüzeyler kullanılmaktadır. Tablo 1 de bakteriocidal etki göstererek antimikrobiyal tekstil ürünlerinin elde edilmesinde kullanılmakta olan yardımcı kimyasallar görülmektedir. Antimikrobiyal bitim işlemleri ile antimikrobiyal tekstil üretimi, lif üretim yöntemi ile elde edilen tekstil yüzeylerine göre daha yaygın kullanılmaktadır. Ancak bitim işlemi ile elde edilen antimikrobiyal özellik 98
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 liflerden elde edilen antimikrobiyal etkinliğe göre daha az kalıcı olmaktadır. Bitim işlemi sırasında tekstil yüzeyine aktarılan ve burada bağ yaparak tutunması beklenen antimikrobiyal etken maddeler zamanla yüzeyden uzaklaşmakta ve tekstil yapısının antimikrobiyal etkinliğinin azalması durumu ortaya çıkmaktadır. Etkinlik azalması durumunda ortamda bulunan mikro organizmalar bu antimikrobiyal maddelere karşı direnç kazanmakta ve sağlık açısından daha riskli durumlar ortaya çıkabilmektedir. Bu durumda zararlı bir bakteri türünün gelişimi engellenirken organizmalar arası doğal denge bozulabilmekte ve diğer bir organizma türünün gelişimine yol açılabilecek koşullar yaratılmaktadır. Antimikrobiyal maddelerin sürekli kullanımı vücudun geliştirdiği doğal savunma sisteminin zayıflamasına neden olabilmektedir. Antimikrobiyal bitim işlemlerinin, stabilite gereksinimlerine uyum sağlamaları ve tüketici sağlığına karşı bir risk oluşturmamalarına dikkat edilmeli ve tercih edilecek antimikrobiyal etken madde konusunda özenli davranılmalıdır. Tablo 1 Bakteriocidal özellik gösteren ticari ve ticari olmayan antimikrobiyal etken maddeler, [1] Baktericidal madde Uygulandığı elyaf Uygulama metodu B:bitim işlemi - L:lif çekimi Ticari ürün mü? Yorum Gümüş Kuarternar amonyum bileşenleri PHBM Triklosan Kitosan N-halamin Peroksiasit polyester B/L evet nylon L evet yün B evet rejenere selüloz B evet? polyester B evet nylon B evet yün B evet rejenere selüloz B hayır pamuk B evet polyester B evet nylon B evet polyester B/L evet nylon B/L evet polypropylen L evet Selüloz asetat L evet Akrilik elyaf L evet pamuk B hayır polyester B hayır yün B hayır pamuk B hayır polyester B hayır nylon B hayır yün B hayır pamuk B hayır polyester B hayır Etkinlik azalma hızı düşük, ortamdaki gümüş tükenebilir. Kovalent bağ oluşur, uzun süre kalıcılık özelliği vardır, bazı bakteriler direnç gösterebilir. Çok miktarda tüketim gereklidir, bakteriler tarafından dirençle karşılaşabilir. Çok miktarda tüketim gereklidir, bakteriler tarafından dirençle karşılaşabilir, toksik etki gösterebilir, bazı Avrupa ülkelerinde yasaklanmıştır. Tutum açısından olumsuz olabilir, kalıcılık sorunu vardır. Rejenerasyon gereklidir, kalıntı klorin nedeni ile koku oluşur. Rejenerasyon gereklidir, kalıcılık sorunu vardır. Tekstil ürünlerinde kullanılacak antimikrobiyal maddelerin sağlık üzerinde risk yaratmaması, yıkamaya, kuru temizlemeye ve ütüye karşı dayanımlı olması istenmektedir. Antimikrobiyal yardımcı kimyasallar tüketiciler ve çevre üzerinde doğrudan veya dolaylı olarak toksik etki yaratmamalı, ayrıca kumaş kalitesini olumsuz yönde etkilemeksizin kumaşa kolayca uygulanabilmeli, vücut sıvılarına karşı haslığı yüksek olmalı ve dezenfeksiyon ve sterilizasyon işlemlerinden etkilenmemelidir. 99
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 4. ANTĐMĐKROBĐYAL AKTĐVĐTE BELĐRLEME TESTLERĐ Tekstil ürünlerinin antimikrobiyal etkinliğinin belirlenmesi için çok çeşitli test standartları kullanılmaktadır. (Tablo 2) Mikrobiyolojik temelli testler olan bu testlerde antimikrobiyal etkinliğin belirlenmesi için difüzyon agar yöntemi (yarı kantitatif), kantitatif yöntem ve bozulma yöntemi kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan yöntemler AATCC 147 [2] difüzyon agar yöntemi ve AATCC 100 [3] kantitatif analiz yöntemidir. Uluslararası alanda tekstil ürünlerinde antimikrobiyal etkinliğin belirlenmesi için kabul görmüş olan standart ISO 20743 standardıdır [4]. Bu standart mevcut kullanılmakta olan yöntem ve standartların yetersiz kaldığı durumlarda teknolojik, ekolojik ve dermatolojik beklentilerin değerlendirildiği bir standarttır [5]. AATCC 147, agar difüzyon test yönteminde, besi yeri içine önceden hazırlanmış olan bakteri konsantrasyonları dökülür ve daha sonra 25mm çapında numune kumaşlar yerleştirilir. Numune kumaşlar 37 C sıcaklıkta 24 saat bekletildikten sonra kumaş etrafında oluşan çap ölçülerek (inhibisyon zone çapı) numune kumaşın etkinliği mm cinsinden belirlenir. Tablo 2 Antimikrobiyal etkinlik test yöntemleri [6] Standart no Standardın Adı ( Orijinal Đngilizce) yöntem SN 195920-1992 SN 195921-1992 AATCC 30-1993 AATCC 147-1993 AATCC 90-1982 AATCC 174-1993 JIS L 1902-1998 AATCC 100-1993 SN 195924-1983 XP G39-010-2000 JIS Z 2911-1992 ISO 846-1997 ISO 11721-1-2001 ASTM E2149-01 ISO 20743 Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity Textile fabrics: Determination of the antimycoticactivity Antifungal activity, assessment of textile materials: Mildew and rot resistance of textile materials Antibacterial assessment of textile materials: Paralel streak methods Antibacterial activity of fabrics, detection of Antimicrobial activity assessment of carpets Testing method for antibacterial of textiles Antibacterial finishes on textile materials: assessment of textile materials: parallel streak method Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity: Germ count method Properties of textiles-textiles and polymeric surfaces having antibacterial properties. Characterization and measurement of antibacterial activity Methods of test for fungus resistance Plastics Evaluation of the action of microorganisms Textiles Determination of resistance of cellulose containing Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions Textiles Determination of the antibacterial activity of Antibacterial Finished products DĐFÜZYON AGAR METODU, (yarı kantitatif yöntem) Kantitatif yöntem- (Challenge test) Bozulma testi, (toprağa gömme testi) 100
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 Bir nicelik metodu olan Agar Difüzyon Metodunda antimikrobiyal işlem görmüş kumaşların anti bakteriyel aktivitesi gözlemlenmekte ve etkinlik hakkında yorum yapılabilmektedir. Şekil 2 de AATCC 147 metoduna göre değerlendirilmekte olan numuneler görülmektedir. Đlk resimde paralel çizgilerin devam ettiği, dolayısıyla antimikrobiyal etkinliğin olmadığı bir kumaş numunesi görülmektedir. Đkinci resimde ise paralel çizgilerin kumaş antimikrobiyal etkinlik alanı içinde kesintiye uğradığı, ilgili numune kumaşın organizmaların sayısında azalmaya neden olduğu görülmektedir. (a) (b) (c) Şekil 2 AATCC 147 paralel hatlar metodu ile antimikrobiyal etkinlik belirlenmesi, (a) ve (b) [7]; (c) [8] AATCC 100 test metodunda tekstil numunelerinde bulunan antibakteriyal maddenin aktivite derecesini kantitatif olarak tayin etmek için uygulanmaktadır. Kantitatif değerlendirme tekstil ürünlerinde kullanılan antibakteriyal maddenin, bakteriler üzerinde etkili olup olmadığı hakkında önemli bilgiler vermektedir. Aynı ölçülerde hazırlanana kumaş numuneleri 121 O C sıcaklık ve 1,5atm basınçta 15 dakika süre bekletilerek steril hale getirilir. Test numunesi ile beraber, işlem görmemiş numune ve antimikrobiyal aktivitesinden emin olunan bir kontrol numunesi beraber çalışılmalıdır. Ekimi yapılan numuneler 37 O C de 48 saat bekletilir. Numune içeriğinde 10 5 /ml yoğunlukta mikroorganizma bulunan 1 ml çözelti ile ıslatılır. Islatılan numune daha sonra nötralizasyon çözeltisi içine atılır, iyice karıştırılır. Nötralizasyon çözeltisi belli dilüsyonlara seyreltilerek katı besi yeri üzerine ekim yapılır. Bu işlemin amacı bakteri sayısını sayılabilecek düzeye indirmektir. Ekim yapılan tüm petriler 37 0 C de 48 saat etüvde bekletilir. 48 saat sonra sayım yapılır ve değerlendirilir. Đlgili dilüsyonlardaki üreme miktarları üreyen koloni sayısının dilüsyon oranı ile çarpılması sonucu elde edilmiştir. Đlgili antimikrobiyal maddenin etkinlik değerini % olarak hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılmaktadır. Antibakteriyal işlemdeki % azalma aşağıdaki formüle göre hesaplanır. (AATCC 100) 101
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 R(%) = 100 (B-A)/B, Burada, R = oransal azalma, B = başlangıç anında numune ile temas etmiş olan çözeltideki organizma sayısı A = numune ile temas etmiş olan nötralizasyon çözeltisi içinde bulunan organizma sayısı ASTM E2149-01 standardına [9] göre yapılan shake flask metodu (dinamik çalkalama şişesi) nitel sonuç veren bir test yöntemidir. Bu test yöntemi, migrasyona uğramayan antimikrobiyal ürünlerle işlem görmüş kumasın, dinamik koşullar altında mikropların büyümesine karsı gösterdikleri dirençleri ölçmek için dizayn edilmiştir. Bu testte içinde numune kumaş bulunan solüsyonda başlangıç anındaki bakteri sayısı ile bir saatlik çalkalama sonucundaki bakteri sayıları oranlanmaktadır. Elde edilen oranın azalma yönünde olması numune kumaş ile yapılan çalkalama işleminin solüsyon içindeki ortalama bakteri sayısında azalmaya neden olduğunu göstermektedir. Şekil 3 da shake flask yöntemi ile yapılmış olan ölçümlerden bir örnek resim yer almaktadır. Çalkalama sonucu elde edilen dilüsyonun farklı konsantrasyonlar için ortamda çoğalan organizma kolonilerinin sayısını belirlemek için yapılmış olan ekimler görülmektedir. Ekim yapıldıktan sonraki 1 saat ve 24 saat sonunda ortamdaki canlı organizma sayılarındaki değişimin azalma yönünde olduğu, yani antimikrobiyal tekstil ürünü sayesinde ortamdaki organizma sayısında azalma olduğu anlaşılmaktadır. Şekil 3 Shake flask yöntemi ile yapılan çalışmada farklı konsantrasyonlar için organizma çoğalmasının değişimi [8] Teufel ve Red [10] tarafından yapılan çalışmada ASTM E2149 01 standardına benzer bir metod olan The Dynamic Shake Flask Test Method (BISFA) metodu geliştirilmiştir. Bu metod diğer yaygın kullnaılmakta olan AATCC 100 ve AATCC 147 standartlarının zorluklarını ve sorunlarını ortadan kaldırmaya yönelik rutin kontroller için kullanılmak üzere tasarlanmıştır. ISO 20743 [11] Uluslararası Standart Organizasyonu ISO tarafından 2007 yılı Haziran ayında yürürlüğe konmuş olan bu standartta antibakteriyel bitim işlemi görmüş olan tekstil yapılarında ( kumaş, dolgu malzemesi, iplik ve dokusuz yüzeyler dahil) kantitatif olarak antibakteriyal etkinlik belirlenmektedir. Antibakteriyal bitim işleminin organik, inorganik, doğal veya yapay olmasına ve bitim işleminin 102
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 uygulama yöntemine bakılmaksızın tüm antibakteriyel bitim işlemleri bu standart kullanılarak test edilebilmektedir. Bu standartta tekstil materyali üzerindeki antibakteriyel etkinliğin belirlenmesi için üç ayrı metod önerilmektedir. a-absorbsiyon metodu: bakteri süspansiyonu numune üzerine doğrudan aktarılarak kumaşa emdirilir. b-transfer metodu: agar plate üzerine yerleştirilen bakteriler numune üzerine transfer edilir. c-baskı metodu: test edilecek bakteriler bir filtre üzerine aktarılır ve daha sonra numune üzerine baskı yöntemi ile aktarılır. Testlerde kullanılan mikro organizmalar Staff aureous ve Klebsialle Pneumoniae olarak tanımlanmaktadır. Standart içinde ölçüm sonuçlarının rapor edilmesi ile ilgili olarak ayrıntılı bilgi verilmektedir. Sonuçların aynı biçimde raporlandırılması farklı ölçüm sonuçlarının karşılaştırılmasında kolaylık sağlayacaktır. Agar difüzyon test yöntemi olarak tanımlanmış olan (AATCC 147, JIS L 1902 2002, SN 195920 1992 ve diğer benzer standartlar) yarı kantitatif sonuçlar vermekte olup basit ve çok sayıda numune için uygun olmaları nedeni ile tercih edilebilmektedirler. Yöntemin uygulanması sonucunda ortamda anti bakteriyel etkinlik olup olmadığı sadece var / yok şeklinde kantitatif olarak belirlenmektedir. Agar Plate içinde test edilen numune kumaşın altında organizma kalmaması kumaşın antibakteriyel olarak etkin olduğunu göstermektedir. Kumaş etrafında organizmanın üremediği bir bölge oluşması durumunda bu bölgenin büyüklüğüne bağlı olarak sayısal veri elde edilebilmekte ancak bu veri karşılaştırma yapılması için uygun bulunmamaktadır. Kantitatif yöntemler olarak bilinen AATCC 100-2004, JIS L 1902-2002 ve SN195924-1992 standartları ile sayısal büyüklükler elde edilmektedir. Ancak bu standartlar Agar Difüzyon yöntemi ile yapılan ölçümlere göre çok daha zor ve uzun süren testlerdir. Mikro organizma içeren sıvıların numune kumaşlar üzerine emdirilmesinden sonra ortamdaki mikro organizma sayılarındaki değişim oransal olarak antibakteriyal etkinlik verisine dönüştürülmektedir. Bu yöntemde üzerinde herhangi bir antimikrobiyal işlem görmeyen kontrol numunelerinin de test edilmesi gerekmektedir. Bu standartlar ile %99 dan daha yüksek antimikrobiyal etkinlik olduğu görülebilmektedir. Ancak burada test sırasında ortamda bulunan doymuş nemlilik ve bol besin test ortamının gerçekteki şartlardan farklı olmasına neden olmaktadır. Normal giyim şartlarında tekstil yapıları üzerindeki nemlilik ve ortamdaki besin miktarı farklı olabilmektedir. Günümüzde antimikrobiyal etkinlik ölçüm yöntemlerinin çok azında gerçek yaşam şartları içinde test yapılmaktadır. 103
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 JIS L 1902-2002 standardında gerçek yaşamdaki ortam şartlarına benzer durumda test yapılmakta, test ortamında organizmaların beslenebileceği besin miktarı sınırlı tutulmaktadır. Benzer şekilde ISO 20743 standardında da mikro organizmalar tekstil yüzeyine baskı yöntemi ile aktarılmakta kantitatif yöntemdeki gibi yapay bir sıvı ortamda muamele yapılmamaktadır. Böylece test ortamı gerçek yaşamdaki duruma benzetilmiş olmaktadır. 5. ANTĐMĐKROBĐYAL TEKSTĐL ÜRÜNLERĐ Yaşadığımız çevrede ve vücudumuzda bol miktarda bulunan mikro organizmalar için tekstil yüzeyleri son derece uygun yaşam alanları oluşturmaktadır. Bu organizmaların tekstil yüzeyinin kendisine ve kullanıcıya verebileceği zararların ortadan kaldırılması amacıyla antimikrobiyal tekstiller geliştirilmiştir. Antimikrobiyal özellikte tekstiller klasik tekstil yapılarının antimikrobiyal etken maddeler ile bir araya getirilerek tekstil yapılarına antimikrobiyal özellik kazandırılması ile elde edilmektedir. Antimikrobiyal maddelerin tekstil yapıları ile bir arada kullanımı çok eski olmayıp, ilk uygulamalara II. dünya savaşı yıllarında rastlanmaktadır. II.Dünya savaşı sırasında kullanılan pamuklu tente, çadır ve kaput bezlerinde görülen nem ve ısıya bağlı mikro organizma oluşumunun önlenmesi, ortaya çıkan çürüme ve bozulmaya çözüm bulmak amacı ile antimikrobiyal tekstil kullanımı ilk olarak bu yıllarda geliştirilmeye başlanmıştır [12]. Günümüzde mikro organizmaların enfekte olmalarının önüne geçilmesi, enfeksiyonların kontrol altında tutulması, mikro organizmalardan kaynaklanan koku oluşumunun engellenmesi, tekstil yüzeylerinde, mikro organizmalardan kaynaklanan lekelenme, renk değişimi ve kalite kaybının engellenmesi gibi fonksiyonların yerine getirilmesi için antimikrobiyal tekstil ürünleri kullnaılmaktadır. Yaygın olarak hastaneler, çocuk yuvaları, oteller gibi kalabalık ve topluma açık yerlerde kullanılmakta olan antimikrobiyal tekstillerin kullanım alanları her geçen gün artmaktadır. Hastane tekstillerinin yanı sıra gelişmiş ülkelerde günlük hayatta önemli oranlarda antimikrobiyal tekstil ürünleri kullanılmaktadır. Genellikle yer kaplamaları, yatak materyalleri, havlular, çarşaflar, önlük ve üniformalar gibi ortak kullanıma açık yerlerde genel hijyen amaçlı kullanım; çorap, iç çamaşır ve el havlusu gibi ürünlerde kişisel hijyene yönelik kullanım yaygınlaşmaktadır. Pavlidou [13] antimikrobiyal tekstil ürürnlerinin dünyadaki üretim miktarının 2000 yılında 100.000 ton civarında olduğunu, bu üretimin % 30 kadarının Batı Avrupa ülkeleri tarafından kullanıldığının belirtmektedir. Antimikrobiyal tekstil ürünleri pazarının özellikle spor giysileri, çoraplar, ayakkabı astarları ve iç giyim alanında önemli gelişmeler göstermesi beklenmektedir. Ayrıca dış ortam tekstilleri, hava filtreleri, otomotiv tekstilleri, ev tekstilleri ve medikal tekstiller pazarında önemli artışlar beklenmektedir. 104
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 Tablo 3 Japonya da kullanılmakta olan antimikrobiyal tekstil ürün çeşitleri [14] Ürün gurubu Ürün adı Örnekler Dış giyim Eşofman, pantolon, süeter, hırka, takım elbise, manto, elbise, yelek Đç giyim Atlet, şort, slip, içlik, büstiyer, bel kuşağı, korse Yatak giysileri Pijama, gecelik, Çoraplar Soket çorap, ince kadın çorabı, tayt, dizlik Giysiler Şapka, Eldiven Şapka, kasket, bere, başlık, kep, eldiven çeşitleri, Ara giysiler Beyaz gömlek, tişört çeşitleri Kişisel sağlık ürünleri Hijyenik şort ve çamaşırlar, hamilelik iç giyim çeşitleri, destekleyici korse ve iç çamaşırları Kişisel kullanım Mendiller ürünleri Yataklar Uyku tulumları, yatak pedleri, yatak koruyucular Yorgan ve battaniye Yorgan çeşitleri, battaniyeler Yatak odası Havlu battaniyeler tekstilleri Çarşaf Yatak çarşafı, nevresim, yastık kılıfı, yastıklar Yer döşemeleri Halılar, kilimler, halı örtüleri, paspaslar Mefruşat Diğer yer döşemeleri Banyo paspasları, kaymayı önleyen paspaslar, Đç dekorasyon Perdeler, masa örtüleri, dekoratif yastıklar Mutfak bezleri Havlular, kurulama bezleri, masa örtüleri Sıhhi giysiler Alt açma örtüleri, önlükler, kumaş alt bezleri, diğer silme bezleri Đç giyim Bebek atleti, çorap, eldiven, içlik Bebek ürünleri Dış giyim Tulumlar, yelekler Yatak tekstilleri Yorgan, çarşaf, yastık, yatak pedi Havlu Silme havluları, bezler Sporcu giysileri Dış giyim Tişört, şort, avcı giysileri,çorap, ayakkabı astarları Ev hayvanları için ürünler Yastık, ped, emici örtüler, giysiler Tekstil yüzeylerinin bitim işlemi ile antimikrobiyal özellik kazandırılması antimikrobiyal elyaf kullanımına göre daha yaygın bir uygulamadır. Antimikrobiyal tekstil ürünlerinin kullanımındaki artış nedenleri arasında, kişisel hijyen, tıbbi amaçlar ve müşteri tercihlerine ek olarak, küresel ısınmanın sonucu olarak alınması gerekli tedbirler arasında olan su tüketiminin azaltılması hedefi de dikkate alınmalıdır. Yakın gelecekte su kaynaklarının idareli kullanımına yönelik olarak alınacak tedbirler arasında daha az yıkama gerektirecek tekstil ürünlerinin kullanımının önem kazanması beklenmektedir.. Bu amaca uygun olarak mikro organizmaların neden olduğu kirlenmeyi azaltan veya tamamen ortadan kaldıran tekstil ürünlerinin geliştirilmesi gerekecek ve antimikrobiyal özellikte tekstil yapılarının üretimi ve tüketimi daha da artacaktır. Tablo 3 de Japonya da tüketicilerin kullanımına sunulmuş olan antimikrobiyal tekstil ürünlerinin çeşitleri listelenmektedir. Antimikrobiyal tekstillerin ilk kullanılmaya başladığı 1990 lı yıllarda sadece toplu yaşam alanlarında yaygın olarak kullanılan antimikrobiyal tekstil ürünleri, günümüzde kişisel kullanım, giysiler, ev tekstilleri, bebek tekstil ürünleri ve ev hayvanları için tekstil ürünleri olarak çeşitlenmiştir. 105
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 Antimikrobiyal tekstil ürünlerinin çeşitlenmesi ve pazar paylarının artması konuyla ilgili bilimsel araştırma ve ürün geliştirme çalışmalarında yoğunlaşma olmasını sağlamıştır. Antimikrobiyal tekstillerde kullanılan kimyasal madde çeşitleri ve uygulama yöntemleri [15, 16, 17, 18] antimikrobiyal tekstil ürünlerinin performans özellikleri ve yıkama dayanımları [19, 20, 21, 22] tekstilde antimikrobiyal etkinlik ölçüm yöntemleri [12, 13], antimikrobiyal tekstiller ve antimikrobiyal tekstillerin üretim süreçlerinin çevre etkileri ve doğal antimikrobiyal etken maddeler [23, 24, 25, 26, 27, 28] ile ilgili çok sayıda bilimsel çalışma yapılmaktadır. 6. DEĞERLENDĐRME Tekstil sektöründe müşteri taleplerindeki değişim artan satın alma gücü ve refah düzeyine bağlı olarak daha yüksek konfor, daha fazla hijyen arama yönündedir. Özellikle alım gücü yüksek Avrupa ülkeleri, Kuzey Amerika ülkeleri ve Japonya da antimikrobiyla tekstil ürünlerine olan talebin artmakta olması pek çok tekstil markasını bu alanda ürün geliştirmeye yöneltmektedir. Ticari olarak satışa sunulmakta olan antimikrobiyal tekstillerde antimikrobiyal etken madde olarak gümüş, polihekzametilen biguanid, kuarernar amonyum bileşenleri ve triklosan kullanılmaktadır. Antimikrobiyal etken maddeler arasında etkinliğin kalıcılığı ve yıkamaya dayanımı ile ilgili farklılıklar olduğu bilinmektedir. Lif içeriğine antimikrobiyal etken madde katılması ile elde edilen antimikrobiyal tekstiller ile bitim işlemi ile elde edilen antimikrobiyal tekstiller arasında kalıcılık ve yıkama dayanımı arasında farklılıklar görülmektedir. Antimikrobiyal tekstil ürürnlerinin kullanımı toplum ve birey sağlığı açısından risk azaltma yönünden fayda sağlamaktadır. Hijyen, koku kontrolü ve mikrobiyal etkilerden korunma açısından son derece faydalı olan ve kullanımı artmakta olan antimikrobiyal tekstil ürünleri hakkında çeşitli çekinceler olduğu da bilinmektedir. Antimikrobiyal etken maddelere karşı bakterilerin direnç geliştirmeleri ve antimikrobiyal etken madde kullanım miktarının arttırılması ihtiyacı ortaya çıkabilecektir. Arttırılan etken madde miktarı vücudumuzdaki yararlı mikro organizmalara da zarar verebilecek, bağışıklık sisteminde zayıflamalara neden olabilecektir. Genellikle sentetik kimyasallar kullanılarak elde edilen antimikrobiyal etken maddelerin yoğun kullanımı çevre açısından toksik etkiler ortaya çıkarabilecek potansiyaldedir. Örneğin diş macunu, el sabunu, şampuan gibi kişisel bakım ürünlerinde kullanılan triklosan Avrupa da bazı ülkelerde yasaklanmış durumdadır [29, 30, 31]. Uzun dönemde antimikrobiyal tekstil ürünlerinin üretimi ve kullanımı ile ilgili çeşitli düzenlemeler yapılması gerekebilecektir. Özellikle fayda zarar analizinin yapılması ve üretici ve tüketicilerin bilinçlendirilmesi son derece önemlidir. Antimikrobiyal tekstil ürürnleri etkinlik alanları çok iyi anlaşıldıktan sonra belli kullanım alanları için uygun olan özel pazarlara hizmet vermelidir. 106
Palamutcu, S., Keskin, R., Devrent, N., Sengül, M., Hasçelik B. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 NOT : Kapsamlı bir deneysel projeye hazırlık olarak yapılan bu çalışma 106M338 numaralı Tübitak projesi kapsamında hazırlanmıştır. KAYNAKLAR 1. Gao Y., and Cranston R.,2008, Recent Advances in Antimicrobial Treatments of Textiles, Textile Research Journal; 78; 60 2. AATCC 147-1998, Antibacterial assessment of textile materials: paralel streak method. 3. AATCC 100-1999, Antibacterial finishes on Textile materials. 4. ISO 20743, Textiles Determination of the antibacterial activity of Antibacterial Finished products, First Edition 2007 06 01. 5. Ramachandran, T., Rajendrakumar K., and Rajendran R.,2004, Antimicrobial Textiles an - Overview, IE (I) Journal TX, Vol 84, February 6. Palamutcu S., Şengül M., Devrent N., Keskin R., Tekstil Ürünlerinde Antimikrobiyal Etkinlik Belirleme Testleri, VII. Ulusal Ölçümbilim Kongresi, 30 Ekim-1 Kasım 2008, Đzmir 7. Fılteu, M., Tessier, D., Radu I., 2005, Application Treatments of Antimicrobial on Textile Materials, Silver Clear May 2nd. 8. 106M338 Tübitak proje kesin raporu, Şubat 2008 9. ASTM E2149-1 Standard Test method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions. 10. Teufel L.,Red B., 2006, Improved Methods for The Investigation of The Interaction Between Textiles And Microorganisms, Lenzinger Berichte, 85, 54-60 11. ISO 20743 Textiles Determination of the antibacterial activity of Antibacterial Finished products 12. Ramachandran, T., Rajendrakumar K., and Rajendran R., 2004, Antimicrobial Textiles an - Overview, IE (I) Journal TX, Vol 84, February 13. Pavlidou, V., New Multifunctional Textiles: Antimicrobial Treatments, in Proceedings of the Intelligent Textile Structures Application, Production and Testing International Workshop, Thessaloniki, Greece 2005, http://centrum.vslib.cz/centrum/itsapt/greece2005.html 14. Zasshi, Y., 2007, The Pharmaceutical Society of Japan, 127(5), 867-888 15. Goetzendorf Grabowska, B., Królikowska, H., Bąk, P., 2008, Triclosan Encapsulated in Poli(L,L-lactide) as a Carrier of Antibacterial Properties of Textiles, FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe July / September, Vol. 16, No. 3 (68), 102-107 16. Lee, H. J., Yeo, S. Y, and Jeong, S. H., 2003, Antibacterial Effect of Nanosized Silver Colloidal Solution on Textile Fabrics, J. Mater. Sci., 38, 2199 2204 17. Balcı, H., Babaarslan O., Antibakteriyel bitim işleminin % 100 pamuklu kumaş özelliklerine etkisi, TMMOB Makine Mühendisleri Odası TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası, Tekstil Teknolojileri ve Tekstil Makineları Kongresi, 11-12 Kasım 2005 Gaziantep, Türkiye 18. Orhan, M., Kut D., Gunesoglu, C., 2007, Use of triclosan as antibacterial agent in textiles, Indian Journal of Fibre & Textile Research, Vol. 32, March, pp. 119-121 19. Takai K., Ohtsuka t., Senda Y., 2002, Antibacterial properties of Antimicrobial Finished Textile Products, Microbiological Immunology, 46(2), 75, 81 107
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (3) 95-108 20. Mihailovic, T., Asanovic, K., Simovic, L., 2007, Influence of an Antimicrobial Treatment on the Strength Properties of Polyamide/Elastane Weft-Knitted Fabric, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 103, 4012 4019 21. Huang W., Leonas K., 2000, Evaluating a One-Bath Process for Imparting Antimicrobial Activity and Repellency to Nonwoven Surgical Gown Fabrics, Textile Res. J. 70(9), 774-782 22. Jiang, S. Q., Newton, E., Yuen, C. W. M., Kan, 2006, Chemical Silver Plating on Polyester/Cotton Blended Fabric, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 100, 4383 4387 23. Nakashima T., Sakagami Y., Ito H., Matsuo M., 2001, Antibacterial Activity of Cellulose Fabrics Modified with Metallic Salts, Textile Res. J. 71(8). 688-694 24. Demir A., Öktem T., Seventekin N., 2008, Kitosanın Tekstil Sanayiinde Antimikrobiyal Madde Olarak Kullanımının Araştırılması, TEKSTĐL ve KONFEKSĐYON 2, s.94-102 25. Lim S., Hudson S., 2003, Review of Chitosan and its Derivatives as Antimicrobial Agents and Their uses as Textile Chemicals, J. Macromol. Sci. Polymer Rev., 43, 223 269 26. Lee S., Cho J., and Cho G., 1999, Antimicrobial and Blood Repellent Finishes for Cotton and Nonwoven Fabrics Based on Chitosan and Fluoropolymers, Textile Research Journal,69(2), 104-112 27. Zhang, Z., Chen, L., Jı, J., Huang, Y., Chen D., 2003, Antibacterial Properties of Cotton Fabrics Treated with Chitosan, Textile Res. J. 73(12), 1103-1106 28. Qi L., Xu Z., Jiang X., Hu C., Zou X., 2004, Preparation and antibacterial activity of chitosan nanoparticles, Carbohydrate Research 339, 2693 2700 29. Jeong, Y. J., Cha, S. Y., Yu, W. R., Park, W. H., 2002, Changes in the Mechanical Properties of Chitosan-Treated Wool Fabric, Textile Res. J. 72(1), 70 76 30. http://www.naturallyhome.com/articles/triclosan.shtml, (27.03.2009) 31. http://www-personal.umich.edu/~aielloa/press/2008/2008-07-25_medpagetoday.pdf, (27.03.2009) 32. http://www.nchh.org/portals/0/contents/triclosan_update.pdf, (27.03.2009) 108