(ALG.) ALJİNAT LİFİ

Temel üretimi kahverengi deniz yosunları olan alginat, jelleştirme, kalınlaştırma, sabitleme sağlamak amacıyla gıda başta olmak üzere, tekstilde baskı ve apre işlemleri ile elyaf üretiminde, kâğıt üretiminde, jelimsi yapısı ve kontrollü salınımda kullanılabildiği için ilaç sektöründe ve biyo-uyumlu bir polimer olduğu için tıbbi uygulamalarda, kalınlık sağlama ve nem tutma özelliğinden dolayı kozmetikte vb. sanayinin değişik kollarında yaygın olarak kullanılmaktadır

İngiliz kimyacı E.C.C. Stanford’ın 1881 yılında patentlediği “algik asit hazırlanması” içeriğiyle duyurduğu kahverengi alglerden alginaik asit sentezi anlatımıyla ilk kez kimyasal yapısı hakkında fikir edinilmiştir . Daha sonra yapılan bir dizi çalışma sonunda alginatın polimer yapısı ve sentezlenmesi üzerine derin bilgiler günümüze kadar gelmiştir.

Bu çalışmayla; özellikli, biyo-uyumlu, jelleşme özelliğine sahip, organik, teknolojik gelişmelerinde ışığında sanayinin birçok alanında temel ya da yardımcı malzeme olarak yoğun şekilde kullanılan bir ürün olan alginatın; en yaygın başvurulan hammaddeleri olan kahverengi deniz algleri, kimyasal ve yapısal özellikleri, türevleri ve tekstil sektöründe özellikle elyaf üretimindeki çalışmalar detaylandırılmıştır.

Alginatın Ham maddeleri

Deniz algleri, türlerine bağlı olarak değişik formlarda olmak üzere doğal kaynaklı malzeme uygulamaların da yaygın şekilde kullanılan önemli deniz yosunu sakızlarından birinin üretiminde zengin ve çeşitli kaynaklardan biridir. Hacmi ve değeri bakımından, bu türler arasında en önemli üç tanesi sodyum alginat (ve bunun türevleri), deniz yosunları ve agarlardır. Şekil 1’de detaylandırılmış olan alginat’ın ana kaynakları Laminaria, Macrocystis, Ascophyllum’dır ve ana üreticileri sırasıyla A.B.D., İngiltere, Norveç ve Fransa’dır.

Alginatın eldesinde en yaygın kullanılan kahverengi deniz yosunlarının hücre duvarları kara bitkilerinde bulunmayan ve spesifik olan karakteristik sülfatlı polisakkarit içerir. Alginat, kahverengi alglerin (kuru ağırlık bazında) %30-60’nı ihtiva eden doğal bir polisakkarittir. Alginatın kimyasal yapısı elde edilen algin türüne ve talluslu yapının hangi bölümünden ekstrakte edildiğine bağlı olmasının yanı sıra mevsimsel değişikliklere, suyun derinliğine bağlı olarak da yapıdaki alginik asit miktarı değişir. Alginatlar, denizel alglerde bulunan doğal polisakkaritlerdir ve bu algler yüksek miktarda yapısal polisakkaritlerin (selüloz, hemiselüloz, nötral polisakkaritler) yanında mukopolisakkarit ve depo polisakkaritler (laminarin (β-1,3- glucan) da içermektedir . Polisakkaritler ister depo ister yapısal olsun türlere özgüdür. Örneğin; yeşil algler sülfürik asit polisakkaritlerini, sülfat galaktanlarını ve ksilanları içerirken; kahverengi algler alginik asit, fukoidan, laminarin ve sargasan; kırmızı algler, agar, karragenanlar, floridean, nişasta ve suda çözünebilen sülfat galaktan içermektedir .

Şekil 1. Yosundan Elde Edilen Alginat’ın Botanik Kaynakları

Alginatların Tekstilde Kullanımı ve Özellikleri

Viskoz sıvılar oluşturan alginatın tuz çözeltileri; haşıl maddesi; basmacılıkta kıvamlaştırıcı; haşıl maddesi ve apre maddesi olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte Alginattan tekstil yüzeylerini üretmek üzere elyaf çekimi yapılır. Lif çekimi için solüsyon hazırlanması için; toz halde ki alginatı elyaf formuna getirmek için, alginat homojen şekilde su da çözülmelidir. Lif çekimi sıvısını hazırlarken dikkat edilmesi gereken temel unsurlar; alginatın molekül yapısı, molekül ağırlığı, koagülasyon banyosu kompozisyonu, işlem sıcaklığı, hızı ve çözelti pH’ıdır. Tablo 2.’de alginat türevleri ile lif çekim yöntemleri için temel kimyasal prosesler ve avantajları detaylandırılmıştır.

Alginat Türevleri ile Lif Çekim Yöntemleri için Temel Kimyasal Prosesler ve Avantajları

• Kalsiyum Alginat Elyafı: Sodyum alginat suda kolayca çözülür, sonra düzelere basılır ve buradan kalsiyum klorid banyosuna gönderilir. Böylece sodyum alginat kalsiyum alginat halini alır, elyaf gerilir, yıkanır ve kurutulurak bobinlenir.
  • Avantajları: En kolay yöntemdir,. Kalsiyum alginat elyaf formu, jel halinde, tuzları ucuz ve kolay erişilebilir ve toksik olmaması sebebiyle en çok tercih edilen üretim şeklidir.
• Kalsiyum Sodyum Alginat Elyafı: Bu elyafı üretmek için önce kalsiyum alginat elyafı hidro klorik aist ile yıkanır. Böylece calsiyum iyonları hidrojen iyonları ile yer değiştirir. Daha sonra bu elyafın sodyum karbonar ya da sodyum hidroksit ile işleme sokulmasıyla hidrojen iyonları ile yer değiştirir. Sonuçta üretilen elyaf kalsiyum ve sodyum iyonlarının her ikisini de içerir
  • Avantajları: Bu formda kalsiyum iyonları elyafa ıslaklık bütünlüğü özelliği kazandırırken, sodyum iyonları elyafa emicilik kazandırır. Bu ürün yara örtüsü üretiminde vücudun ihtiyacı olan kalsiyum ve sodyum elementlerinin her ikisini de içerdiği için bu ürünlerde kullanımı avantajlıdır.
• Sodyum Alginat Elyafı: Sodyum alginat elyafı sodyum alginatın organik çözücülerin içinde işleme tabi tutulması ile elde edilir.
  • Avantajları:  Sodyum alginat elyafının sağlamlığı düşüktür.
• Alginik Asit Elyafı: Sodyum alginat solüsyonunun veya kalsiyum alginat solüsyonunun sülfürik asit banyosuna gönderilmesi ile elde edilir
  • Avantajları: Bu şekilde suda çözünen elyaf yerine suda çözünmeyen elyaf elde edilir.
• Zinc Alginat Elyafı:  Sodyum Alginat sıvısının zinc kloride nayosuna basılmasıyla ya da kalsiyum alginat elyafının sıvı zink kloride solüsyonu ile işleme sokulmasıyla elde edilir.
  • Avantajları: Yapılan klinik çalışmalarda: zink’in immun sistemi uyarıcı ve anti-mikrobiyal etkisi tespit edilmiştir. Yara örtülerinde yara tedavisi amacıyla kullanılır.
• Gümüş İçeren Alginat: Elyafı: Sodyum alginat sıvısı gümüş nitrat sıvısı içine basıldığında gümüş alginat şeklini alması oldukça zordur. Kalsiyum klorit ve gümüş nitrat karışımı içeren koagülasyon banyosu gümüş alginat elyaf üretiminde kullanılabilir. Böylece calsiyum alginat ve gümüş alginat karıştırılarak lif elde edilebilir. Kalsiyum alginat elyafı sıvı gümüş nitrat içerisinde işleme sokulabilir.
  • Avantajları: Gümüş elementi özellikle yanık tedavisinde yaygın olarak kullanılır. Birçok bakteriye karşı geniş aralıkta bakteriye karşı koruyucudur. Diğer tuzlar ve gümüş iyonlarını içeren alginat elyafı üretilebilir. Kalsiyum alginatın aksine, gümüş içeren alginat elyafı suda çözünmeye karşı oldukça dirençlidir. Bu elyafın okside olması, ışığa karşı duyarlı olması ve renginini koyu siyaha kaçması gibi sorunları vardır. Bunu engellemek için istenirse üretim sırasında gümüş içeriği alginat elyaf içine üretimden önce eklenerek engellenebilir
• Pektin Ve Karboksimetil Selüloz İçeren Alginat Elyafı: Sodyum alginat, karboksimetil selüloz ve yüksek, metiloksi pektinin suda çözülmesiyle hazırlanan elyaf dopu oda sıcaklığında 2 gün bekletildikten sonra düzelerden geçirilir.
  • Avantajları: Bu karışımın elyaf üretim sıvısı içine eklenmesi, alginat elyafının emiş kapasitesini arttırır ve iyon değişimini kolaylaştırır. Oldukça emici dokusuz yüzeyler elde edilir
• Diğer Alginat Elyafı: Türevleri Bölgesel ihtiyaçlara yönelik alginat ve diğer hammaddelerin karışımı ile değişik elyaflar üretilebilir. Jelatin, kitin, pva, vb. gibi
  • Avantajları: Karışım halinde eklenen malzemeyle birlikte bi komponent oluşturan alginat lifleri her malzemenin özelliklerini taşır.

Alginat elyafı şimdiye kadar çorap üretiminde ayırma ipliği olarak ya da dantel üretiminde ya da yanmazlık özelliğinden dolayı tiyatro perdesi gibi geleneksel tekstil ürünleri üretiminde kullanılmıştır . Bu elyafa ait genel özellikler Tablo 3.’de verilmiştir.

Tablo 3. Yaş Çekim ile Elde Edilen Alginat Lifleri’nin Özellikleri

Özellikleri: Alginatın yüksek sıvı absorblama ve şişme özellikleri, biyouyumlu, biyobozunur bir malzeme olması gibi sebeplerle yara örtüsü başta olmak üzere, tıbbi tekstil uygulamalarında özellikle tercih edilen biyopolimer yapılı tekstil ürünlerinden biridir. Alginat yara ile temas ettiğinde hidrofilik jel oluştururur ve jel yapı lezyonun, ideal nem ve sıcaklıkta kalmasını sağlar. Ayrıca yapısında bulunan kalsiyum iyonları sayesinde yaranın iyileşme sürecinde ihtiyacı olan kalsiyum ihtiyacını gidererek yara iyileşmesini hızlandırır. Antibakteriyel özelliğe sahip olmamamsına rağmen, bakterileri jel içinde hapsederek açık yarayı korur. Bu özellikleri sayesinde doku mühendisliği uygulamaları ve açık yara, yanık tedavilerinde kullanılan başlaıca ürünlerden biridir

Geleneksel üretim yöntemleriyle üretilen alginat elyaflarının asitlere ve özellikle bazlara karşı çok dirençli olmaması kalsiyum ve benzeri tuzlarla elde edilen türevlerinin jelleşme özellikleri ve suda boyut değiştirme özellikleri sebebiyle, çok fazla kullanılmamaktadır. Çorap üretiminde ayırma ipliği olarak ya da dantel üretiminde ya da yanmazlık özelliğinden dolayı tiyatro perdesi üretiminde kullanılır. En yaygın kullanımı, haşıl ya da pat karışımları ile yara tedavisinde avantajlı özelliklerinden dolayı saf halde ya da diğer biyopolimerlerle karışım halde kullanılmaktadır. Biyouyumlu ve biyobozunur bu polimer ile elde edilen uzun yıllardır tıbbi tekstil uygulamalarında ana malzeme ya da karışım halde kullanılmakta ve yeni türevleri ile ilgili olan araştırmalar artarak devam etmektedir.