Gümüş içeren nanopartiküller/tuzlar ile yüklü montmorillonit esaslı nanokompozitlerin geliştirilmesi ve antikanser özellikleri
Development and anticancer properties of nanocomposites based on montmorillonit loaded with silver containing nanoparticles/salts
Yazar: SEVDA ZARGAROVA
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN ; PROF. DR. ZAKİR RZAYEV
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kil = Clay ; Laktik asit = Lactic acid ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
PLA ve fonksiyonel kopolimer bazlı nanokompozitler polimer alanında pek çok araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Bu yüzden PLA, kontrollü salım ve doku kültürü gibi biomühendislik alanlarında önem taşımaktadır. PLA/kil nanoparçacıklarının çözeltide karıştırma yöntemi ile hazırlanması iyi bilinmekte ve kullanılmaktadır. Polimer/kil nanoparçacıklarının üretiminde en umut verici yöntem çeşitli fonksiyonel monomerlerin interkalasyon (ko)polimerizasyon yöntemi olarak bilinmektedir. Buna rağmen, laktik asit monomeri, organokil eşliğinde alternatif maleik anhidrit kopolimerleri ile graft kopolimerizasyonları araştırılmamıştır. Bunlara dayanarak bu konu grubumuz tarafından araştırılmış ve yayın yapılmıştır. Reaktif ve reaktif olmayan organokiller varlığında maleik anhidritin ve bütil metakrilat ile beraber itakonit asidin karmaşık radikal interlamellar çözelti kopolimerizasyonunu kapsamaktadır. Belirtilen tezde fonksiyonel kopolimer-g-biyopolimerin iki boyutlu silikon nanoparçacıklarda ve onların Ag+ iyonların taşıyan nanohibritlerde sentezi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Sonuç olarak, silikon tabakalı (oktadesilamin-montmorillonit, ODA-MMT; dimetildidodesil amonyum-montmorillonit, DMDA-MMT) yeni bio-fonksiyonel kopolimer olarak [poli(maleik anhidrit-alt-1-oktadesen)-g-biopolymer (poli(L-laktik acit)] nanoparçacıklar ve onların Ag+ iyonlu türevleri sentezlenmiştir. İşlem vakum altında 80 oC'de, katalizör olarak kalay oktoat, nanodolgu olarak ise önceden interkala olunmuş LA?MMT organokiller (ODA-MMT ve DMDA-MMT) kompleksi kullanılarak, L-laktik asit (LA) monomerini (veya LA-Ag+) reaktif matris polimeri gibi kullanılan kopolimer üzerine eklenerek katalitik interlamellar yığın kopolimerizasyonu olarak gerçekleştirildi. FTIR, 1H (13C) NMR, XRD, SEM-TEM ve DSC-TGA gibi analiz metodlarını kullanarak, oluşan nanopartiküllerin kimyasal ve fiziksel yapıları, morfolojisi ve ısıl davranışları araştırılmıştır. Yapılan graft kopolimerizasyonu dört aşamaya bölünmüştür: (1) LA ve kopolimerin anhidrit kısmının esterleştirilmesi; (2) LA monomeri ile silika etkileşimi; (3) matris kopolimerinin silika tabakaları arasına eş-anlı amidleme etkileşimi ve kompleks ürün hazırlama reaksiyonu; (4) eş-anlı interkalasyon/eksfolye yöntemi kullanılarak kopolimer ile LA intermellar graft kopolimerizasyonu. Nanopartiküllerin özellikleri ve morfolojisi MMT killerinin kökenine ve eş-anlı yönteminin modeline (amidizasyon, güçlü hidrojen bağı, hidrofobik/hidrofilik ara yüz bağlar) bağlıdır. Son aşama olarak üretilen nanokompozitlerin antikanser özellikleri araştırılmıştır. Sonuç olarak nanokompozitlerin antimikrobiyel aktivesinin olmadığı, ama kanser hücreleri üzerinde seçici antikanser özellikler sergilediği belirlenmiştir.

Abstract:
Recently, the attentions of many researchers were focused on PLA and functional alternating copolymers based nanocomposites. PLA is of significant interest in bioengineering applications such as wound closure, tissue culture and controlled release. Preparation of PLA/clay nanocomposites by using solution blending method was also reported. Although the most promising reaction for the synthesis of polymer/clay nanocomposites is the intercalative (co)polymerization of various functional monomers, the interlamellar graft copolymerization of lactic acid monomer onto alternating copolymers of maleic anhydride in the presence of organoclay has been not investigated. Complex-radical interlamellar solution copolymerization of maleic anhydride and itaconic acid with butyl methacrylate in the presence of reactive and non-reactive organoclays was the subject of recent publications of our group.This thesis presens a new appoach for the synthesis and characterization of functional copolymer-g-biopolymer in two dimensional layered silicate nanocomposites and their Ag+-carried nanohybrids. Novel bioengineering functional copolymer [poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene)-g-biopolymer (poly(L-lactic acid)] layered silicate (octadecylamine-montmorillonite, ODA-MMT and dimethyldidodecyl ammonium-MMT, DMDA-MMT) nanocomposites and their Ag+-carried derivatives were synthesized by catalytic interlamellar bulk graft copolymerization of L-lactic acid (LA) monomer (or LA-Ag+) onto alternating copolymer as a reactive matrix polymer in the presence of preintercalated LA?MMT organoclays (ODA-MMT and DMDA-MMT) complexes as nanofillers and tin octoate as a catalyst under vacuum at 80oC. Chemical and physical structures, morphology, and thermal behavior of nanocomposites were investigated by FTIR, 1H (13C) NMR, XRD, SEM-TEM and DSC-TGA ananlysis methods. It was found that graft copolymerization includes the following steps: (1) esterification of anhydride units of copolymer with LA, (2) intercalation of LA monomer between silicate galleries, (3) intercalation of matrix copolymer into silicate layers through in situ amidization and complex-forming reactions, and (4) interlamellar graft copolymerization of LA onto copolymer via in situ intercalating/exfoliating processing. The properties and morphology of nanocomposites significantly depend on the origin of MMT clays and type of in situ processing (amidization, strong H-bonding and self-assembled hyrophobic/hydrophilic interfacial interactions). As a final stage, anticancer properties of produced nanocomposits were investigated. It was found that nonocomposits demonstrate selective anticanser properties on the cancer cells.