N- VE B- içerikli lineer ve hiperdallanmış graft kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

N- VE 5- İÇERİKLİ LİNEER VE HIPERDALLANMIŞ GRAFT KOPOLİMERLERİNİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU Dönsel Erdoğan ÖZ Bu çalışmanın amacı yeni tür bor molekülleri içeren suda ve fizyolojik ortamda çözünebilen N- ve B- içerikli fonksiyonel kopolimerlerin sentez yöntemlerinin araştırılmasıdır. Çalışma kapsamında öncelikle farklı oranlarda hazırlanmış pH ve sıcaklığa duyarlı poli(NIPA-co-MA) kopolimerleri sentezlenmiş ve bu kopolimerlerin geri titrasyon deneyleri sonucunda maleik anhidrit birimlerinin serbest karboksil grupları tayin edilerek asit sayıları (134 -190mg KOH/ g polimer) belirlenmiştir. Bu hesaplamalar ışığında kopolimerlerin MA içeriklerinin % 9.51-% 26,7 arasında olduğu belirlenmiştir. Bu hesaplamalara göre kopolimere, amin içerikli yapıya sahip difenilborik asit 2-etanolamin esteri (AEPB) organik çözücü ortamında graftlanmıştır. Bu graft kopolimerlerinin uyarı-cevap davranışları incelenirken LSCT davranışları üç ayrı pH'da (4.0, 5.0, 7,4) spektrofotometrik olarak gözlenmiştir ve LSCT değerlerinin pH ile değişimleri belirlenmiştir. Kopolimerilerin molekül ağırlıkları vizkozimetrik yöntemlerle bulunmuştur. İkinci aşamada ise; suda çözünebilen poli[(NIPA-co-MA)-gf-AEPB] kopolimerlerine, polietileniminin (PEI), su ortamında kompleksleştirilmesi sağlanmıştır. Elde edilen kopolimerler ve makrokomplekslerin yapı ve kimyasal bileşimleri FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR elementel analiz ile, sıcaklık-pH duyarlılıkları farklı pH'larda UV- spektrofotometre ile incelenmiştir. Kopolimerlerin termal özellikleri ise DSC ve TGA metodları ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise elde edilen bor içerikli graft kopolimerlerin ve makrokomplekslerin biyomühendislik polimerleri olarak çeşitli alanlarda uygulama imkanları incelendiğinde HeLa hücre kültürlerine antitumor ajanları olarak etkisi araştırılmıştır ve toksisite deneyleri yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: N-izopropilakrilamit, maleik anhidrit, difenilborikasit 2- etanolamin esteri, polietilenimin, radikal kopolimerleştirme, grafting, pH duyarlılık, sıcaklık duyarlılık. Danışman: Prof. Dr. Zakir RZAEV, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı. Eş Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı. 11

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF N- AND B- CONTAINING LINEAR AND HYPERBRANCED GRFAT COPOLYMERS DÖNSEL ERDO?AN ABSTARCT The focus of this research is finding and optimizing methods of synthesizing new types of water or biological-environment soluble, functional copolymers containing boron and nitrogen derivatives. İn the first part of this research, pH and temperature sensitive poly(NIPA-co-MA) derivatives were synthesized. The resulting copolymers were then back titrated to obtain free carboxylic acids from maleic anhydrides where the number of acid is found in between 134 to 194 mg KOH/g polymer. The results show that the range of the MA concentration in these copolymers ranges from 9.51% to 26.7%. These copolymers were then used for another graft copolymerization with diphenylboricacid- 2-ethanolamine ester (AEPB) in organic solvents. The stimuli-response behaviour of these graft copolymers was examined spectrophotochemically based on their LCST elevation at three different pH (4.0, 5.0 and 7.4) and the change of their LCST values were calculated according to their response to pH. Finally, the molecular weight of the copolymers were calculated by viscometric methods. İn the second part of this research, water soluble poly(NIPA-co-MA)-p-AEPB copolymers were used for another copolymerization with polyethyleneimine(PEI) in water. The structure and chemical properties of these resultant copolymers and macrocomplexes were characterized by FTIR, 1H NMR and 13C NMR and elemental analysis. Their sensitivity toward pH is analyzed with UV-spectroscopy at different pH. The thermal properties of these copolymers are characterized with DSC and TGA. The last part of this work discusses the application of these boron containing graft copolymers or macrocomplexes as a bioengineering polymers and their use in cell cultures as antitumor agents. Some toxicity experiments were performed to further characterize the behavior of these copolymers in these biological environments.Keywords: /V-isopropyl acrylamide, maleic anhydride, 2- ethanolamine ester of diphenylboronic acide, poltethyleneimine, copolymerization, grafting, pH sensitivity, thermal sensitivity, Advisor : Prof. Dr. Zakir RZAYEV, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section. Co-Advisor : Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section.