Çevre duyarlı hidrojellerin hazırlanması, karakterizasyonu ve biyomolekül adsorpsiyonunda kullanımı

Abstract

V ÖZET Doktora Tezi Çevre Duyarlı Hidrojellerin Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Biyomolekül Adsorpsiyonunda Kullanımı Yasemin ÇALDIRAN IŞIKVER Cumhuriyet Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Danışman: Prof. Dr. Dursun SARAYDIN Bu çalışmada, N-izopropil akrilamid esaslı yeni bir çevre duyarlı hidrojel olan çapraz bağlı poli(N-izopropil akrilamid- akrilamid)/karboksüik asit polimerlerinin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve sentezlenen polimerlere biyomolekül adsorpsiyonunun incelenmesi amaçlanmıştır. Sıcaklık, pH, çözücü ve iyonik şiddet duyarlı hidrojeller N- izopropil akrilamid, karboksilik asit türevleri ve akrilamid monomerlerinin N,N'- metilenbisakrilamid ile çapraz bağlanması ile sentezlenmiştir. Hidrojeller sulu çözeltide serbest radikal polimerleşme tepkimesi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan çevre duyarlı polimerlerin yapısal karakterizasyonu Fourier Dönüşümlü infrared Spektroskopisi (FT-IR) analizi ile yapılmıştır. Hidrojellerin ısısal özellikleri termogravimetrik analiz (TG) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile yapılmıştır. TG termogramlanndan polimerlerin ısısal bozunma tepkimeleri için, tepkime başlangıç sıcaklıklan (TO, yan ömür sıcaklıkları (Th) ve tepkime sonu sıcaklıkları (Tf) değerleri bulunmuştur. Ayrıca Fremann-Carroll yöntemi kullanılarak her bir polimerin ısısal bozunma tepkimesinin derecesi (n), etkinleşme enerjisi ve frekans faktörü (A) değerleri bulunmuştur. DSC termogramlanndan her bir polimerin camsı geçiş sıcaklıktan belirlenmiştir. Hidrojellerin çevre duyarlı şişme davranışlannı belirlemek için farklı sıcaklık, pH ve iyonik şiddetteki çözeltiler İle farklı çözücülerde denge şişme çahşmalan yapılmıştır. Aynca farklı sıcaklık ve pH' daki çözeltilerde dönüşümlü denge şişme çahşmalan yapılmıştır.VI Sentezlenen polimerlerin biyomolekül adsorpsiyonunda kullanımı amacıyla insan serum albumin (HSA) molekülü ile etkileşimi incelenmiştir. Adsorpsiyon dengesine derişim, sıcaklık, pH ve tuz türü etkileri incelenmiştir. Hazırlanan P(NIPAAm-AAm)/Ac hidrojellerinin biyouyumluluğu, fizyolojik sıvılarda ve insan kan serumunda 37 °C de in vitro çalışmalarla araştırılmıştır. Sonuç olarak, hazırlanan hidrojellerin çevre duyarlı olduğu ve bu nedenle hidrojellerin biyomolekülleri adsorplamadığı çevre koşullarında biyomateryal olarak kullanılabileceği ya da biyomolekülleri adsorpladığı çevre koşullarında ise kromatografik ayırmalarda kolon dolgu maddesi olarak kullanılabileceği söylenebilir. Anahtar kelimeler: N-izopropil akrilamid, çevre duyarlı hidrojel, biyouyumluluk, HSA.

vıı SUMMARY PhD. Thesis Preperation and Characterization of Environmental Sensitive Hydrogels, and Their Uses in Adsorption ofBiomolecules by Yasemin ÇALDIRAN IŞIKVER Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Dursun SARAYDIN In this study, it was aimed that synthesis of crosslinked polymers of poly(N- isopropyl acrylamide- acrylamide)/ carboxylic acid a new environmental sensitive hydrogels based N-isopropyl acrylamide, characterization, the investigation of adsorption biomolecules onto the synthesized polymers. Thermo, pH, solvent, and ionic strength sensitive hydrogels were synthesized used N-isopropyl acrylamide, derivatives of carboxylic acid and acrylamide, crosslinked with N,N'- methylenebisacrylamide. Hydrogels have been prepared by free radical polymerization reaction in aqueous solution. Structural characterization of prepared environmental sensitive polymers was made with Fourier Transform infrared Spectroscopy (FT-IR) analysis. Thermal properties of hydrogels were done with thermogravimetric analysis (TG) and differentiel scanning calorimetry (DSC) analysis. For thermal decomposition reaction of polymers, reaction initial temperatures (Tj), half-life temperatures (Th) and final temperature (Tf) values of each polymers were evaluated using TG termograms. In addition, Fremann-Carroll method was used for the determination of thermal decomposition reaction degree (n), activation energy (Ea) and frequency factor of reaction (A) values of each polymers. The glass- transition temperatures of each polymers were determined using DSC termograms. To determine environmental sensitive swelling behaviors of hydrogels, equilibrium swelling studies were made with different solvents, the solutions at different temperature, pH and ionic straight. In addition, cycles equilibrium swelling studies were made with the solutions at different temperatures and at different pH.VM The aim of their uses in adsorption of biomolecules of the synthesized polymers were studied interaction with human serum albumin (HSA) molecules. The effect of concentration, temperature, pH and kind of salts to adsorption equilibrium were investigated. In physiological body fluids and human sera biocompatibility of prepared P(NIPAAm-AAm)/Ac hydrogels were investigated at 37 °C in vitro. As a result, prepared hydrogels are sensitive to environment therefore when absorbing the biomolecules they can be used as colon material in chromatographic seperations under appropiate environmental conditions or they can be used as a biomaterial when not absorbing the biomolecules. Key Words: N-isopropyl acrylamide, environmental sensitive hydrogel, biocompatibility, HSA.