Biyopolimerik nanopartiküllerin sentezi için yeni bir mikroakışkan cihazın tasarımı ve üretimi

Abstract

Nano yapılar bilimsel çalışmaların giderek artmasıyla insan hayatında çok önemli değişiklikler yapmaya muktedir yapılardır. Ancak, üretilen nano yapılar çığır açan bir çok özelliklerine rağmen, tekrarlanabilir şekilde sentezlenebilir değildir. Bunun da ötesinde tüm dünyada ihtiyaç duyulan endüstriyel miktarda nano yapı sentezlemek henüz mümkün görünmemektedir. Akademik çevrelerde yapılan çalışmaların topluma ulaşabilmesi için yüksek miktarlarda daha az eğitimli insan gücüyle ve tekrarlanabilir sentez yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu amaçla dünya üzerinde yapılan çalışmalarda, çeşitli mikro yapıların sentezine imkan sağlayan mikroakışkanlar dinamiği tabanlı sistemler tasarlanmaya başlamış ve yavaş yavaş bu anlamda sonuçlar alınmaya başlanmıştır. Ancak, nano yapıların sentezi ise net sonuçlara ulaşılamamış ve araştırılması gereken bir konu başlığıdır. Özellikle, nanoteknoloji ve nanotıp alanında büyük öneme sahip olan biyopolimerik nanopartiküllerin sentezlenebilmesi için mikroakışkanlar dinamiği tabanlı sistemlerin geliştirilmesi ve tasarlanması büyük bir önem taşımaktadır. Bu sebeple, bu tez çalışmasında kitosan nanopartiküller temelinde, biyopolimerik nano yapıların sentezi için bir mikroakışkanlar dinamiği tabanlı sistemin modellenmesi, tasarlanması ve üretimi yapılmıştır Bu çalışmada, uygun reolojik değerler, mikroakışkan özellikleri ve kullanılacak biyopolimerik malzemenin özellikleri göz önünde bulundurularak istenilen boyutlarda partikül sentezi için çeşitli tasarımlar yapılarak, partikül oluşumu için en uygun tasarım seçilmiş ve talaşlı üretim ve 3 boyutlu baskı gibi tekniklerle tasarlanan mikroakışkanlar tabanlı cihazlar Polidimetilsiloksan (PDMS) veya Akrilonitril bütadien stiren (ABS) malzemeleri ile mikroakışkanlar cihazının üretimi yapılmıştır. Üretilen cihaz yardımı ile biyopolimerik nanopartiküllerin sentezi gerçekleştirildikten sonra, karakterize edilmiş ve elde edilen nanopartiküllerin özellikleri incelenmiştir.

Nano structures -with the increasing number of scientific research in the area-are capable of major changes in our life. However, the game chancing properties of nano structures mostly are not repeatable. Moreover, it is not possible to produce the amount of nanoparticles necessary for the industrial world. Repeatable methods, which does not require highly trained personnel, for industrial scale production should be developed to transfer the academic research to the use of people.For this purpose, various successful microfluidics device have been designed for microstructures synthesis. On the other hand, synthesis of nano structure is not an enlightened area and there is a need for research to reach a better state. Especially, the development and design of microfluidics devices for biopolymeric nanoparticles are very important, because, these biopolymeric nanoparticles have use in both nanotechnology and nanomedicine. For this reason, in this thesis a microdludics device have been modeled, designed and manufactured for specially chitosan but generally for all biopolymeric nanoparticles. In this study, best designs have been chosen with the light of the proper rheological values, microfluidics properties, and biopolymer's properties. The chosen designs have been manufactured by machining and 3D printing with Polydimethylsiloxane (PDMS) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS) derivative materials. After, nanoparticles synthesized by manufactured device, these particles were characterized and their properties were exami