Show simple item record

dc.contributor.advisorGüven, Olgun
dc.contributor.authorGolshaei, Parisa
dc.date.accessioned2017-07-14T12:03:17Z
dc.date.available2017-07-14T12:03:17Z
dc.date.issued2017-06-19
dc.date.submitted2017-06-19
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3699
dc.description.abstractThe preparation of stimuli-responsive surfaces has attracted increasing attention due to their potential applications in biological science and engineering. These stimuli-responsive surfaces are usually prepared by modification of substrates with environmentally responsive polymers that can respond to environmental stimuli such as temperature, light, pH, electric field, ion strength, and magnetic field. Among various responsive polymers used to prepare stimuli-response surfaces, thermally responsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNiPAAm) is the most popular one because it exhibits a reversible phase transition at around 32 ºC (known as the lower critical solution temperature, LCST). At a temperature below its LCST, the polymer chains are swollen and soluble in water, whereas at a temperature above the LCST the chains collapse and become insoluble in water. As such it has received great attention for the preparation of thermo-responsive surfaces for tissue engineering. Poly (ethylene terephthalate) (PET) is one of the most widely used polymer materials in biological, chemical, and medical sciences because of its perfect properties such as convenient processability, mechanical strength, thermal stability and optical transparency. In this study, thermo-sensitivity has been introduced onto PET surfaces by graft copolymerization of NiPAAm. The PET surface was first photo-oxidized in the presence of H2O2, to have enriched concentration of -COOH groups which were later reacted with allylamine (AlAm) to introduce vinyl end groups at the surface. These groups were used as active sites for graft copolymerization of NiPAAm. The influences of solvent, monomer concentration and time on grafting have been investigated. Graft copolymerization was performed in air at room temperature by placing PET films into monomer solution which contains benzophenon as photoinitiator. For the most effective surface modification, parameters as monomer concentration (% 5- 15), photoinitiator amount (%5-20), UV excited time (1-4 hour) that effect the graft yield were investigated. In order to obtain desired surface property, % 10(w/w) monomer concentration, %10(w/w) benzophenone and 60 minutes irradiation time were determined as the optimum conditions. In addition to conventional polymerization, PET-g-NiPAAm surface was synthesized by RAFT-mediated graft polymerization in the presence of Cyanomethyl dodecyl trithiocarbonate based RAFT agent at 70 ºC under nitrogen atmosphere. % Grafting degree was calculated by using gravimetric method. The thickness of grafted layer can be adjusted by grafting reaction parameters via grafting degree and also confirmed by Ellipsometry. Imaging in water environment revealed the reversible modification of surface morphology below and above the LCST temperature of PNiPAAm. The grafted surfaces were analyzed by colorimetric assay, ATR-FTIR, Raman, Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray (SEM EDX), XPS spectroscopies, Thermogravimetric analysis (TGA), and Differential scanning calorimetry (DSC). Number-average molecular weights (Mn) and dispersity indices of the polymers were determined by Gel Permeation Chromatography (GPC).tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER ETİK ........................................................................................................................ ii ÖZET ...................................................................................................................... iii ABSTRACT ............................................................................................................ v TEŞEKKÜR ........................................................................................................... vii İÇİNDEKİLER ....................................................................................................... viii TABLOLAR ............................................................................................................ xii ŞEKİLLER ............................................................................................................ xiv SİMGELER VE KISALTMALAR ........................................................................... xix 1. GİRİŞ .................................................................................................................. 1 2. GENEL BİLGİLER .............................................................................................. 5 2.1. Biyomalzemeler ............................................................................................... 5 2.1.1. Polimerik Biyomalzemeler ............................................................................ 7 2.1.2. Polimerik Biyomalzemelerde Olması Gereken Özellikler .............................. 7 2.2. Doku Mühendisliği ........................................................................................... 8 2.2.1. Hücreler ...................................................................................................... 10 2.2.2. Doku İskelesi .............................................................................................. 11 2.3. Sıcaklık-Duyarlı Polimerler ve PNiPAAm ....................................................... 12 2.3.1. PNiPAAm Uygulamaları .............................................................................. 14 2.4. Hücre Tabaka Mühendisliği ........................................................................... 16 2.4.1. Sıcaklığa Duyarlı Yüzeylerde Hücre Tutunma ve Ayrılması ....................... 17 2.4.2. Sıcaklığa Duyarlı Polimerlerin Yüzeye Kaplanması .................................... 18 2.5. Yüzey Modifikasyonu ..................................................................................... 20 2.6. Aşılama Teknikleri ......................................................................................... 24 2.6.1. Kimyasal Aşılama ....................................................................................... 25 2.6.2. Radyasyon ile Aşılama ............................................................................... 26 2.6.3. Plazma ile Aşılama ..................................................................................... 28 2.6.4. Ozon ile Aşılama ......................................................................................... 30 2.6.5. Foto-Kimyasal Aşılama ............................................................................... 31 2.6.5.1. Yüzeye Aşılama ....................................................................................... 34 2.6.5.2. Yüzeyden Aşılama ................................................................................... 35 2.7. Foto Aşı Polimerizasyonun Diğer Uygulama Alanları .................................... 41 2.8. Kontrollü Radikal Polimerizasyonu ................................................................ 43 2.8.1. Tersinir Katılma-Ayrılma Zincir Transfer Polimerizasyonu (RAFT) ............. 45 3. DENEYSEL KISIM ............................................................................................ 50 3.1. Kullanılan Maddeler ....................................................................................... 50 3.1.1. N,N'-disikloheksil karbodiimid (DDC) .......................................................... 50 3.1.2. N-Hidroksi süksinimit (NHS) ....................................................................... 51 3.2. Polimerik Malzemenin Sentezi ....................................................................... 51 3.2.1. Hidroliz Prosedürü ...................................................................................... 51 3.2.2. Oksidasyon Prosedürü ............................................................................... 51 3.2.2.1. KMnO4/H2SO4 Sistemi ile Oksidasyon ..................................................... 51 3.2.2.2. UV/H2O2 Sistemi ile Oksidasyon .............................................................. 51 3.2.3. Karboksil Grupların Modifikasyonu ............................................................. 53 3.2.4. AlAm Monomerin Aktif Karboksil Gruplarına Bağlanması ........................... 53 3.3. Aşı Kopolimerizasyonu .................................................................................. 54 3.3.1. PET-g-NiPAAm Kopolimerinin Termal Polimerizasyon ile Sentezi ............. 54 3.3.2. PET-g-NiPAAm Kopolimerin Foto Başlatma Polimerizasyon ile Sentezi .... 55 3.3.2.1. Eşzamanlı Foto Polimerizasyon ............................................................... 55 3.3.2.1.1. Foto Başlatıcının Bağlanması ............................................................... 55 3.3.2.1.2. Foto Aşı Polimerizasyon ....................................................................... 55 3.3.2.2. Ön Işınlama ile Foto Polimerizasyon ....................................................... 56 3.3.2.2.1. Yüzeye Başlatıcı İmmobilizasyonu ve Radikal Oluşumu ...................... 56 3.3.2.2.2. Foto Aşı Polimerizasyonu ..................................................................... 56 3.4. Karekterizasyon için Kullanılan Cihazlar ........................................................ 56 3.4.1. Yüzey Özelliklerinin İncelenmesi ................................................................ 56 3.4.1.1. ATR-FTIR Spektroskopisi ........................................................................ 56 3.4.1.2. Raman Spektroskopisi Analizli................................................................. 56 3.4.1.3. X-ışınları Foto Elektron Spektroskopisi (XPS) ......................................... 56 3.4.1.4. Su Değme Açısı Ölçümleri ....................................................................... 57 3.4.1.5. Taramalı Elektron Mikroskopisi- Enerji Dispersif X-Işını Analizi (SEM EDX) …………………………………………………………………………………………….57 3.4.2. Gravimetrik Analizler ................................................................................... 57 3.4.2.1. Aşılama Derecesinin Hesaplanması ........................................................ 57 3.4.2.2. Homopolimer Oluşumun Hesaplanması .................................................. 58 3.4.3. Kolorimetrik Yöntem ................................................................................... 58 3.4.3.1. Karboksilik Asit Grubunun Tayini ............................................................. 58 3.4.3.2. Azot Gruplarının Tayini ............................................................................ 59 3.4.4. Elektron Spin Rezonans Spektroskopisi (ESR) .......................................... 59 3.4.5. Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi (BAK) .................................................. 60 3.4.6. Termogravimetrik Analiz (TGA) .................................................................. 61 3.4.7. Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ..................................................... 61 4. SONUÇLAR ve TARTIŞMA .............................................................................. 63 4.1. Termal Aşı Kopolimerizasyonu ...................................................................... 63 4.1.1. PET Yüzeylerin Modifikasyonu ................................................................... 63 4.1.2. Modifiye Edilmiş PET Yüzeylerine PNiPAAm Aşılanması ........................... 72 4.1.2.1. Aşılanan Polimer ve Oluşan Homopolimerin Ölçülmesi ........................... 72 4.1.2.2. ATR-FTIR ................................................................................................ 73 4.1.2.3. Raman Spektroskopisi ............................................................................. 78 4.1.2.4. X-Işınları Foto Elektron Spektroskopi (XPS) Deneyleri ............................ 82 4.1.2.5. SEM-EDX ................................................................................................ 87 4.1.2.6. TGA - DTGA Analizleri ............................................................................. 91 4.1.2.7. Diferansiyel Taramalı Kalorimetri ............................................................. 93 4.1.2.8. Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi (BAK) ............................................... 94 4.2. Foto Aşı Polimerizasyonu ............................................................................ 100 4.2.1. PET Yüzeylerin Modifikasyonu ................................................................. 100 4.2.1.1. Eşzamanlı Foto Polimerizasyon Yöntemi .............................................. 100 4.2.1.1.1. Foto Başlatıcının İmmobilizasyonunu Etkileyen Faktörler ................... 100 4.2.1.1.2. Çözücünün Foto-Aşılama Üzerindeki etkisi ........................................ 103 4.2.1.1.3. Yüzeye Foto Aşılama Mekanizması .................................................... 104 4.2.1.2. Ön Işınlama ile Foto Aşı Polimerizasyonu ............................................. 107 4.2.1.2.1. ESR Analizi ......................................................................................... 109 4.2.1.2.2. Ön Işınlama ile Yapılan Foto Aşı Polimerizasyonu Reaksiyonları. ...... 112 4.2.2. Foto Aşılanmış Yüzeylerin Yapısal Karakterizasyonu ............................... 114 4.2.2.1. FTIR-ATR .............................................................................................. 114 4.2.2.2. Kolorimetrik Yöntem .............................................................................. 115 4.2.2.3. XPS Spektrumları .................................................................................. 116 4.2.2.4. Temas Açısı Ölçümü ............................................................................. 119 4.2.2.5. TGA - DTGA Analizleri ........................................................................... 120 4.2.2.6. Diferansiyel Taramalı Kalorimetri ........................................................... 122 4.2.2.7. Ön Işınlama ve Eşzamanlı Aşılama Yöntemlerinin Karşılaştırması ....... 123 5. TOPLU SONUÇLAR ....................................................................................... 125 KAYNAKLAR ...................................................................................................... 127 ÖZGEÇMİŞ ........................................................................................................ 143tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectSıcaklık duyarlı yüzey, PET, yüzey modifikasyonu, PNiPAAm, foto aşılama, aşı kopolimerizasyon.tr_TR
dc.titlePOLİ(N-İZOPROPİLAKRİLAMİT) İN POLİ(ETİLEN TERAFTALAT) YÜZEYİNE DOKU MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARI İÇİN FOTO BAŞLATMA YOLUYLA AŞILANMASItr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetDuyarlı yüzeylerin hazırlanması, biyoloji biliminde ve mühendislikte uygulama potansiyelleri nedeniyle dikkat çekmektedir. Bu uyarıya tepki veren yüzeyler genellikle sıcaklık, ışık, pH, elektrik alanı, iyon kuvveti ve manyetik alan gibi çevresel koşullarda duyarlı polimerlerle substratların modifikasyonu ile hazırlanır. Duyarlı yüzeyleri hazırlamak için kullanılan çeşitli tepki veren polimerler arasında sıcaklıkduyarlı poli (N-izopropilakrilamit) (PNiPAAm) en popüler polimerdir. Bunun nedenlerinden biri PNiPAAm suda 32°C civarında aşağı kritik çözelti sıcaklığına (AKÇS) sahip olmasıdır. AKÇS altındaki bir sıcaklıkta, polimer zincirleri şişirilir ve suda çözünürken, AKÇS 'nin üstündeki bir sıcaklıkta zincirler çöker ve su içinde çözünmez hale gelir. Bu nedenle, doku mühendisliği uygulamaları için sıcaklığaduyarlı yüzeylerin hazırlanması büyük ilgi görmektedir. Poli (etilen teraftalat) (PET), uygun işlenebilirlik, mukavemet, ısı direnci ve şeffaflık gibi mükemmel özelliklerinden dolayı biyolojik, kimyasal ve tıbbi bilimlerde en yaygın kullanılan polimer malzemelerden biridir. Bu çalışmada, NiPAAm 'in PET yüzeyle aşı kopolimerizasyonu ile sıcaklık-duyarlılık sağlanmıştır. PET yüzeyleri önce H2O2 varlığında foto-oksitlenmiş, daha sonra - COOH grupları ile zenginleştirilmiş yüzeylerde vinil uç grubu oluşturmak için allilamin (AlAm) ile reaksiyona sokulmuştur. Böylece yüzeye bağlanan vinil uç grupları NiPAAm 'in aşı kopolimerizasyonu için aktif merkez olarak kullanılmıştır. Çözücünün, monomer konsantrasyonunun ve sürenin aşılama üzerine etkisi araştırılmıştır. Aşı kopolimerizasyonu foto başlatıcı olarak benzofenon içeren monomer çözeltisi içerisine PET filmleri yerleştirilerek, hava ortamında ve oda sıcaklığında gerçekleştirildi. En etkili yüzey modifikasyonu için aşılama verimini etkileyen monomer derişimi (% 5-15), benzofenon miktarı (%5-20), UV uyarım süresi (1-4 saat) gibi parametreler incelendi. İstenilen yüzey özelliğini elde edebilmek için % 10 monomer derişimi, %10 benzofenon ve 60 dakika ışınlama süresi optimum koşullar olarak belirlendi. Konvansiyonel polimerizasyona ek olarak, PET-g-NiPAAm yüzeyi azot atmosferi altında 70 ºC'de Siyanometil dodesil trityokarbonat RAFT ajanı varlığında RAFT aşı polimerizasyonu ile sentezlendi. %Aşılama derecesi gravimetrik metot kullanılarak hesaplanmıştır. Aşı tabakanın kalınlığı aşılama derecesi ile aşılama reaksiyon parametreleri ile ayarlanabilir ve ayrıca Elipsometri ile teyit edilebilir. Yüzeye aşılanan PNiPAAm 'in AKÇS sıcaklığın altında ve üzerinde hidrofilik ve hidrofobik gösterdiği su temas açıları bulunmuştur. Aşılanmış yüzeyler, kolorimetrik deney, ATR-FTIR, Raman, Taramalı Elektron Mikroskopisi-Enerji Dispersiv X-ışını (SEM-EDX), XPS spektroskopileri, Termogravimetrik analiz (TGA) ve Diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) ile analiz edildi. Polimerin sayıca ortalama molekül ağırlığı (Mn) ve polidispersite indeksi Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi (BAK) kullanılarak tayin edilmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentKimyatr_TR
dc.contributor.authorID10154173tr_TR


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record