Biyomedikal uygulamalara yönelik amin gruplarınca zengin ince filmlerin kararlılıklarının geliştirilmesi: Plazma polimerizasyon yöntemi ile n-hekzan alttaş film uygulaması
Stability enhancement of amine-rich thin films by plasma polymerized n-hexane pre-coating for biomedical applications
Yazar: HATİCE FERDA ÖZGÜZAR
Danışman: PROF. DR. MEHMET MUTLU
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Amin gruplarınca zengin ince filmler, biyomoleküllere bağlanma potansiyelleri sebebiyle son yıllarda dikkat çeken konu başlıkları arasında yer almaktadır. Ancak, filmlerin sergiledikleri kararlılık karakteristikleri, biyoteknoloji alanında kullanımlarını kısıtlamaktadır. Bu tez çalışmasında, n-hekzan ön kaplamasının, amin gruplarınca zengin ince filmlerin atmosfer ve sıvı ortamlarda sergiledikleri kararlılık karakteristiğine etkisi araştırılmıştır. Etilendiamin (EDA) filmleri, radyo frekans- düşük basınç (RF-DB) plazma polimerizasyon cihazı kullanılarak, modifiye edilmemiş ve n-hekzan ön kaplaması gerçekleştirilmiş olmak üzere iki farklı gruba ayrılan cam ve kuvars ayar çatalı (QTF) yüzeylerde oluşturulmuştur. N-hekzan ön kaplamasının etilendiamin ince film yapısına etkileri, yüzeydeki fonksiyonel grupları araştırmak adına FTIR-ATR, yüzey kimyasal kompozisyonu araştırılmak üzere XPS, atmosfer ortamında kararlılık çalışmaları Temas Açısı (CA) ve sıvı ortamda kararlılık çalışmaları frekans ölçüm teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Plazma parametreleri her bir karakterizasyon ölçümü göz önüne alınarak ve farklı ortamlarda sergiledikleri kararlılık karakteristikleri incelenerek optimize edilmiştir. Yıpranma hızı çalışmalarının sonuçlarına göre, 75 Watt değerinin aşağısında ve üzerinde boşalım gücü uygulanan n-hekzan ön kaplamasına sahip etilendiamin ince filmler atmosfer ve sıvı ortamlarında kararlı değilken, 75 Watt boşalım gücü değerine sahip ince filmler her iki ortamda da kararlı bir karakteristik sergilemişlerdir. Etilendiamin ince filmlerinden alınan FTIR-ATR ölçümlerinde, 75 Watt değerinin aşağısında ve üzerinde boşalım gücüne sahip ince film yüzeylerinde amin grupları gözlemlenmemiştir. Dolayısıyla FTIR-ATR ölçümleri uyarınca, etilendiamin ince film parametresi 75 Watt 5 dakika şeklinde optimize edilmiştir. Çalışma sonucuna ulaşan en iyi örnekler, n-hekzan ön kaplamalı ve ön kaplamasız etilendiamin ince filmler olmuştur. Söz konusu ince filmler üzerinde atmosfer ve sıvı ortamda kararlılık çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar göstermiştir ki; n-hekzan ön kaplaması ile etilendiamin kaplaması arasında güçlü bir bağ oluşmuş ve farklı ortamlarda yüzey kararlılığı sağlanmıştır. Sonuç olarak; n-hekzan ön kaplaması ile gerçekleştirilen plazma polimerizayson tekniği ile üretilen ince filmlerde, atmosfer ve sıvı ortamında kararlı yapı elde edilmiş ve yıpranma hızı azaltılarak biyoteknoloji uygulamalarına uygun yüzeyler elde edilmiştir.

Abstract:
Amine-rich thin films have a great potential to bind biomolecules for different applications in biotechnology thus, has attracted great attention over the last decades. However, the stability of those films are still challenging which limits their usage in biotechnological applications. Here we investigate the influence of n-hexane (HEX) pre-coating on the stability of amine-rich thin film in air and liquid. Ethylenediamine (EDA) films were deposited on unmodified and n-hexane pre-coated glass and qurtz tuning fork (QTF) substrates by radio frequency generated low pressure plasma system. The influence of n-hexane prcoating on deposited EDA were studied by Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) for investigating functional groups, X-ray photoelectron spectroscopy for surface chemical compositions, contact angle measurement for stability in gas (air) and frequency measurement for stability in liquid phases. Plasma parameters were optimised by considering the most stable thin films in each media after characterization and stability studies. Results from aging studies indicate that HEX pre-coating those produced below and above 75 Watt was not stable in both air and liquid but pre-coating films produced at 75 Watt showed the highest stability. ATR-FTIR spectra which was collected from EDA demonstrated that below and above 75 Watt, amine groups could not be observed on substrate surfaces. Therefore, plasma parameters of the EDA were optimised to 75 Watt 5 minutes on the basis of ATR-FTIR spectra. In conclusion, a strong interaction between the substrate and plasma polymerized thin films was achieved by n-hexane pre-coating which resulted in enhanced film stability and decreased aging of amine-rich film in air and liquid thus can be adapted for various biotechnological applications.