Çözücü döküm yöntemi ile poliüretan membran hazırlanması ve biyomedikal uygulamaları

Abstract

ii ÖZET Bu çalışmanın amacı çözücü döküm yöntemiyle mikrogözenekli poliüretan (PU) membran hazırlamak ve bu membranlann transdermal nitrogliserin salım sisteminde ve membran oksljenatörlerde kütle transfer hızını kontrol eden membran olarak kullanılabilirliğini araştırmaktadır. Çeşitli çözücü sistemler (DMF, THF, dioksan, % 10 DMF-THF ve SI 10 DMF-dioksan) ve çöktürme ortamları (%]0-% 20 gliserin-su) kullanılarak farklı yapısal özelliklerde ve kalınlıklarda (20,75 jı) poliüretan membranlar elde edilmiştir. Bu membranlann yapıları taramalı elektron mikroskop, mekanik özellikleri de çekme gerilim-esrıeme deneyleriyle incelenmiştir. Farklı özelliklerdeki poliüretan membranlann nitrogliserin geçirgenlikleri, difüzyon hücrelerinde ölçülmüştür. Membran oksijenatör deneylerinde gaz transfer üniteleri kullanılmıştır. Bu ünitelere yerleştirilen farklı özelliklerdekl poliüretan membranlardan gazdan suya 02 ve CO2 transferi incelenmiştir. Bu deneyler 1k1 farklı sıcaklıkta (25°C ve 37°C) yapılmış ve gaz tarafı gösterge basıncı 30,230 mmHg aralığında değiştirilmiştir. Gaz transfer deneyleri ticari oksijenatör membram, gözenekli poHpropilen membranlar la takrarlanmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar şöyle özetlenebilir:. Çözücü döküm yöntemiyle, farklı çözücü ve çöktürücü sistemler kullanılarak ve dökülen filmin kalınlığı değiştirilerek, parmaksı tip, düşük gözeneklilikte yapılardan yüksek gözeneklilikte süngerimsi yapılara kadar, farklı kütle transfer ve mekanik özelliklerde poliüretan membranlar hazırlanabilir.. Kötü çözücü (THF gibi) ve iyi çöktürücü (su gibi) kullanılırsa yüksek çökme hızı ve bunun sonucu düşük gözeneklilikte parmaksı yapıda membranlar elde edilir. Buna karşın iyi (Mıdü (DMF-dioksan gibi ve kötü çöktürücü (gliserin-su gibi) kullanılırsa, yavaş çökme hızıyla yüksek gözeneklilikte, açık gözenekli süngerimsi yapılara ulaşılır,. Süngerimsi yapılarda kütle transferi hızlı olmasına karşın, mekanik dayanıklılık düşüktür.. Poliüretan membranlann nitrogliserin geçirgenlikleri, kullanılan çözücü/çöktürücü sistemi, sıcaklık ve membran kalınlıgıyla önemli oranda değişir. Kalınlığın azalmasıyla geçirgenlik artar.Ill. Poliüretan membranlardan O2 transferi, kullanılan çfcücü/cöktürücü sistemine dolayısıyla membranm gözenek yapısı ve gözenekliliğine göre önemli oranda derişir. Bu etkiler CO2 transportunda daha önemsizdir. Yüksek sıcaklık ve gaz tarafı gösterge basınçlarında, ve 1nce membranlarda yüksek gaz transfer hızlarına ulaşılır.

İV SUMMARY The aim of this stud/ 1s to prepare mlcroporous polyurethane membranes by solvent casting and to Investigate the possibility of using these membranes as the mass transfer rate, controlling membrane in transdermal nitroglycerin release systems and 1n membrane oxygenators. Polyurethane membranes with different structural properties and thicknesses (20,75 }t) were obtained by using different solvent systems ( DMF, THF, dioxane, % 1 0 DMF-THF and % 10 DMF- dioxane) and precipitation mediums (% 10 and % 20 glycerol-water). Structures and mechanical properties of these membranes were analyzed by scanning electron microscope emd tensile stress-strain tests, respectively. Nitroglycerin permeabilities of PU membranes with different properties were measured in diffusion chambers. Gas transfer units were used in the membrane oxygenator experiments. PU membranes with different properties were replaced within these units and O2 and CO2 transfer from gas phase to water phase were investigated. These experiments were conducted at two different temperatures ( 25°C and 37°C) and the gas phase gauge pressure were change within the limits of 30,230 mmHg. Gas transfer experiments were also done with microporous polypropylene commercial oxygenator membranes. Results obtained In this study may be summarized as follows:. Using different solvent(s) and non-solvent(s) systems and by changing the casting polymer film thickness, polyurethane membranes with low porosities to highly porous, sponge type, therefore with different mass transfer and mechanical properties may be prepared by solvent casting.. Pure solvent (i.e., THF) and good non-solvent (i.e., water) give very high precipitation rates, and therefore leading a finger type pore structure with low porosities. While, good solvent (i.e., DMF-dioksan) and poor non-solvent (i.e., glycerol-water) exhibit low precipitation rates, and therefore leads a highly porous, sponge type stuctures with open pores.. High mass transfer rates with sponge type structures were achieved, but lower mechanical strengths.. Nitroglycerin permeabilities of PÜ membranes change significantly with the solvent/non-solvent system, and the membrane thickness. When the thickness of PU membrane decreases, the nitroglyceri permeability increases.. O2 transfer through PU membranes is significantly affected by the solvent/non- solvent systems used, and therefore by the pore structure and porosity of the membrane. While these eects are less important in CO2 transport High gas transfer rates may be achieved at higher temperatures and gas phase pressure, and with thin membranes.