Plazma polimerizasyonu tekniği ile desenlenmiş polimerik membran yüzeylerde iletkenlik ve biyomolekül tutuklanma özelliklerinin belirlenmesi
Determination of conductivitiy and biomolecule immobilisation function of polymeric membrane surfaces patterned by plasma polimerisation technique
Yazar: NESRİN ŞİR
Danışman: PROF. DR. MEHMET MUTLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Anilin = Aniline ; Etilendiamin = Ethylenediamine ; Pirol = Pyrrole-2,3-dione ; Poliamid malzemeler = Polyamide materials ; İletken filmler = Conductor films

Özet:
Önerilen tezin amacı plazma polimerizasyonu yöntemi kullanılarak, hem iletken özelliğe sahip hem de biyomolekülün yüzeye kovalent ve kararlı bir şekilde bağlanabilmesi amacıyla kullanılabilecek bifonksiyonel polimerik membran yüzeylerin hazırlanmasıdır. Çalışma kapsamında, plazma polimerizasyonu tekniğinde, literatürde de sayıca oldukça az olan iki monomer ile aynı anda çalışılmıştır. Bu amaç doğrultusunda plazma polimerizasyonu sisteminde değişik güç (5 W, 10 W) ve süre (30 dakika, 60 dakika) kombinasyonları ile farklı özelliğe sahip monomer çiftleri (Pirol+Etilen diamin ya da Anilin+Etilen diamin) aynı anda reaktöre beslenerek, hem iletken özelliğe sahip hem de biyomolekül tutuklanması amacıyla kullanılabilecek bifonksiyonel polimerik membran yüzeyler hazırlanmaya çalışılmıştır. Her iki monomerin basınçları toplamı 0,3 mbar olarak ayarlanmış ve birbirlerine oranının (Pyr/EDA veya Anl/EDA) yaklaşık olarak 1 olması sağlanmaya çalışılmıştır. Oluşturulan, biyomolekül immobilizasyonuna uygun ve aynı zamanda iletken özelliğe sahip yüzeylerde model biyomolekül olarak seçilen Glukoz oksidaz (GOD) enziminin varlığı, örneklerin tutuklama işlemi öncesinde verdiği elektrokimyasal cevabın değişimi yanı sıra aynı parametrelerde modifiye edilerek hazırlanan membran örneklerin glukoz çözeltisine verdiği cevaplar kıyaslanarak doğrulanmıştır. Bu amaçla yapılan çalışmada hem Pyr+EDA hem de Anl+EDA monomerleri kullanılarak plazma polimerizasyonu tekniği ile 5 W 60 dakikada modifiye edilen yüzeylerden hem en yüksek elektrokimyasal cevap elde edilmiş hem de yüzeye model biyomolekülün tutuklanması işlemi gerçekleştirilmiştir. Yine elde edilen sonuçlar, sadece Pyr ya da sadece Anl ile modifiye edilen örneklerden elde edilen elektrokimyasal cevabın, Pyr+EDA ve Anl+EDA'dan alınan elektrokimyasal cevaptan yaklaşık olarak 4 kat daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bu yüzeylere model biyomolekülün immobilizasyonu sonrasında ise elektrokimyasal cevaplar 100 kat daha düşmüştür.En yüksek elektrokimyasal cevabın elde edildiği ve yüzeyine model biyomolekülün immobilizasyonunun gerçekleştirildiği optimum parametrelerde hazırlanan örneklerin hem topoğrafik olarak (AKM) hem de kimyasal olarak (FTIR) karakterizasyonu yapılmıştır.

Abstract:
In the present work, the radio-frequency plasma polymerization technique was used to polymerize aniline and pyrrole with ethylenediamine onto a polymer substrate (polyamide membranes) to provide conductivity and biomolecule immobilization function. Plasma polimerization technique is used to develop bifunctional polymeric membrane surfaces that show conductivity and biomolecule immobilization function and for this purpose, two different model monomer pairs (Pyrrole+Ethylene diamine or Aniline+Ethylene diamine) are used in Plasma polimerization system at the same time, one of them to create a conductive film on the surface and the other to provide functional groups for immobilization of biomolecules, respectively. PlasmaPyrrole (Pyr) and/or Aniline (Anl) was used to create a conductive film on the surface and EDA to provide functional groups for immobilization of biomolecules. During the process, both monomers were fed to the reactor chamber from different lines to maintain their vapour pressure ratio at 1 and the total pressure value at 0,3 mbar. Only Pyrrole or only Aniline plasma polymerizations were also done to control the influence of Ethylenediamine on the electrochemical activity and efficiency of enzyme immobilization on membrane surfaces.The presence of the selected model biomolecule, Glucose oxidase, on the surface, was confirmed with the difference in the measured electrochemical activity and according to the response times obtained from the glucose measurement system with variable glucose concentrations.It was observed that polimeric membranes had a significant conductivity difference before and after the plasma polimerization of Pyr-EDA and/or Anl-EDA and also after the immobilization of the model biomolecule. It is also demonstrated that the samples modified with Pyr-EDA and/or Anl-EDA at 5 w 60 minutes show the highest conductivity and have also biomolecule immobilization function.Surface characteristics of the membranes with the highest celectrochemical response and biomolecule immobilization function at the detected optimum parameters were determined using Atomic Force Microscopy (AFM) and Fourier transform infrared spektroscopy (FTIR).