Ortama duyarlı fitajel temelli kompozit hidrojellerin tasarımı ve renk sinyalizasyonu çalışmalarındaki kullanımının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada; fitajel temelli hidrojeller farklı miktarlarda laponit silika jeli ve farklı çapraz bağlayıcı maddeler kullanılarak sentezlendi. Bakır (II) iyonları ve 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)-karbodiimid hidroklorür (EDC) çapraz bağlayıcı olarak kullanıldı. Hazırlanan hidrojeller ve hidrojel kompozitleri sırasıyla; PHG, PHG-E ve PHG-E-L1, PHG-E-L2, PHG-Cu-L2 olarak isimlendirildi. Örneklerin şişme çalışmaları; pH- ve elektrik alan duyarlı şişme çalışmaları ile karakterize edildi. Şişme deneyleri sonucu tüm örneklerin pH- ve elektrik alan duyarlı hidrojeller olduğu belirlendi. Bakır (II) iyonlarının bulunması; hidrojellerin mekanik dayanımını artırırken, şişme kapasitesini azalttı. Örneklerin morfolojik (SEM, Taramalı Elektron Mikroskopisi) analizleri; laponit silika jeli içeren hidrojellerin boş fitajele (PHG) göre daha gözenekli ve daha pürüzlü yüzeye sahip olduğunu gösterdi. Örneklerin ısısal analizi DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetri) analizi ile incelendi. Hidrojellerdeki kristalinitenin laponit bileşeninin eklenmesi ile arttığı XRD (X-Işınları Difraksiyonu) difraktogramlarından anlaşıldı. Model aktif bir madde olarak metilen mavisi örneklere yüklendi. Metilen mavisinin fitajel temelli hidrojellerden salımı; pH=7.4 tampon çözeltisinde, elektrik alan varlığında ve yokluğunda çalışıldı. Sonuçlar; bu çalışmada hazırlanan pH- ve elektrik alan duyarlı hidrojellerin; fitajel ve laponit bileşenleri kullanılarak kolaylıkla hazırlanabileceğini ve akıllı hidrojeller olarak renk ve elektrik sinyalleyici uygulamalarda potansiyele sahip olduğunu gösterdi.

In this study hydrogels based phytagel were synthesized using different amounts of laponite silica gel and different crosslinkers. Cupper (II) ions and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) were used as crosslinkers. Prepared hydrogels and hydogels composites named as PHG, PHG-E and PHG-E-L1, PHG-E-L2, PHG-Cu-L2, respectively. Swelling behaviours of samples were characterized by pH- and electric field-sensitive swelling studies. As a result of swelling experiments it was determined that all samples are pH- and electric field- sensitive hydrogels. Presence of cupper (II) ions decreased swelling capacity, while enhanced mechanical strength of the hydrogels. Morphological analysis, SEM (Scanning Electron Microscope) of the samples showed that hydrogels contain laponite silica gel (PHG-E-L2) have more porous and rough surface than the bare phytagel (PHG). Thermal analysis of the samples was investigated with DSC (Differential Scanning Calorimetry) technique. It was understood from XRD (X-Ray Diffraction) diffractograms that crystallinity in the hydrogels increased with the adding of the laponite component. Methylene blue as a model active substance was loaded to samples. The release of methylene blue from phytagel based hydrogels was studied in pH=7.4 buffer solution with and without electric field. The results indicate that the pH- and electrical field sensitive hydrogels prepared in this study can be easily prepared by using phytagel and laponite components and have potential for colour and electric signaling applications as smart hydrogels.