Polimer esaslı nanokompozit jel sentezi ve biyo uygulanabilirliğin incelenmesi
Synthesis of polymer nanocomposite gels and study of bio compatibility
Yazar: BURCU MEŞHUR
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Poli(NIPAM) = Poly(NIPAM)

Özet:
Bu çalışmada, N-izopropilakrilamid (NIPAM) ve 2-akrilamido-2-metil-propansülfonik asit (AMPS)' den oluşan pH duyarlı nanokompozit jeller silika nanopartikül çözeltisi içinde in-situ, serbest radikalik ko-polimerizasyon ile sentezlenmiştir. Miyoglobin (Mb, MA 17 kDa) kalıp biyo-molekül olarak kullanılmıştır. Nanokompozit jellerin adsorpsiyon kapasitesi üzerine başlangıç derişimi ve adsorpsiyon süresinin etkisi incelenmiş ve nanokompozit jellerin bileşimindeki %mol AMPS ile doğrudan ilişkili olduğu belirlenmiştir. Proteinlerin izoelektrik noktası adsorpsiyon özelliklerini etkilemektedir. Genellikle sulu çözeltiden adsorpsiyonlarda, maksimum adsorpsiyon proteinlerin izoelektrik noktasında gözlenmektedir. Maksimum Mb adsorpsiyonu, Mb'nin izoelektrik noktasına çok yakın olan pH 7,0'da gözlenmiştir.Nanokompozit jellerin adsorpsiyon özelliklerini geliştirmek ve bunlara seçicilik özelliği kazandırmak için ikinci çalışma olan moleküler baskılama yöntemi gerçekleştirilmiştirMoleküler baskılı nanokompozit jeller, hedef molekül üzerinde üç-boyutlu, çapraz bağlı polimerin oluşturulmasıyla hazırlanır. Hedef molekül uzaklaştırıldıktan sonra polimer üzerinde şekil ve fonksiyonel grup bakımından tamamlayıcı boşluklar kalır.Sıcaklık duyarlı poli (N-izopropilakrilamid) nanokompozit jeller in-situ, serbest radikalik polimerizasyon yöntemi ile nano boyutlu silika varlığında ve beş farklı derişimdeki Mb çözeltisi içerisinde moleküler baskılama tekniği ile sentezlenmiştir. Beş farklı derişimdeki Mb çözeltisinden adsorpsiyon özellikleri, moleküler baskılanmış ve baskılanmamış olmak üzere iki farklı adsorpsiyon sistemde incelenmiştir. Mb baskılanmış nanokompozit jellerin baskılanmamış jellere göre daha yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğu gözlenmiştir.Belirlenen çalışma koşullarında en yüksek Mb adsorpsiyon miktarı 12.5% Mb baskılanmış nanokompozit jelde elde edilmiştir. Ek olarak seçicilik çalışmalarında Fibrinojen ve Hemoglobin olmak üzere iki farklı molekülle çalışılmıştır. Baskılanan molekül yüzdesinin en fazla olduğu nanokompozit jellerin, moleküler baskılanmış ve baskılanmamış bütün jellerden daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi, seçicilik ve hızlı adsorplama özellğine sahip olmasının nedeni yapıda bulunan Mb'e özgü boşlukların en fazla olmasıdır.

Abstract:
In this study pH sensitive nanocomposite gels composed of N-isopropylacrylamide (NIPAM) and 2-acrylamido-2-methyl-propanosulfonic acid (AMPS) have been prepared by in-situ, free-radical crosslinking copolymerization in nanosized silica solution. Myoglobin (Mb, MW 17 kDa) is used as the template bio molecule. The effects of the initial concentration and adsorption time over the Mb adsorption capacity of the nanocomposite gels have been analyzed and found to be strongly depend on the % mol AMPS in the nanocomposite gels. Isoelectric points of proteins effects the adsorption properties and maximum adsorption from aqueous solution is usually observed at their isoelectric point. The maximum Mb adsorption was observed at pH 7.0 which is closed to the isoelectric point of Mb.To study the adsorption properties of nanocomposite gels and selectivity, molecular imprinting method was investigated.Molecularly imprinted nanocomposite gels are prepared by creating three-dimensional polymeric matrix around a template molecule. After the template molecule removed, complementary cavities with respect to shape and functional groups remain.Temperature sensitive imprinted poly(N-isopropylacrylamide) nanocomposite gels were synthesis via in-situ, free radical crosslinking polymerization of corresponding monomer in nano-sized silica and five different concentration of myoglobin solution by using molecular imprinting method. Mb adsorption from Mb solutions for five different concentration was investigated by two types of nanocomposite gel systems prepared by non-imprinted and imprinted methods. Nanocomposite gels imprinted with Mb showed higher adsorption capacity and specificity for Mb than nanocomposite gels prepared by the usual procedure.At all studied conditions, the highest Mb adsorption was observed the imprinted nanocomposite gels with 12,5 %Mb. In addition, selectivity studies were also performed by using two reference molecules as fibrinogen and hemoglobin. The imprinted nanocomposite gels have higher adsorption capacity for Mb than the non-imprinted gels and also exhibited good selectivity for Mb and high adsorption rate depending on the number of Mb sized cavities.