Nano polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve toksik özeliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and toxicological investigation of nano polymers
Yazar: ERDEM BABAARSLAN
Danışman: PROF. DR. NURAY YILDIZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Emülsiyon polimerleşmesi = Emulsion polimerization ; Sitotoksisite = Cytotoxicity

Özet:
Nanoteknolojinin gelişimiyle polimerlerin nano büyüklükte sentezi, karakterizasyonu ve işlenmesine yönelik çalışmalar hız kazanmıştır. Morfolojileri ve büyüklüklerine bağlı olarak yığın haldeki yapılarına göre farklı toksikolojik özelikler gösterebilen nano polimerler, kullanım döngüleri boyunca canlı çevre ile etkileşim içerisindedir. Bu nedenle, polimerlerin yığın haldeki toksikolojik özelikleri yanında nano boyuttaki toksikolojik özeliklerinin de araştırılması önem taşımaktadır. 
Bu çalışmada, poliakrilonitril (PAN) ve poliüretan (PU) polimerleri nanoparçacık ve nanolif olarak, sırasıyla miniemülsiyon polimerizasyonu ve elektro-eğirme yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Elektro-eğirme parametrelerinin optimizasyonu için yanıt yüzey yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Sentezlenen parçacıkların büyüklükleri,  geçirimli elektron mikroskonu (TEM), dinamik ışık saçılması (DLS) ve diferansiyel satrifüj çöktürmesi (DCS) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Nanolif yapısında üretilen polimerlerin lif çapları . taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Nanopolimerlerin büyüklük ve morfolojilerindeki değişimin sitotoksisiteleri üzerine etkisini belirlemek amacı ile vücut-dışı MTT sitotoksisite testleri gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak, PAN nanolif ve nanoparçacıkların ortalama çapları sırasıyla 250 nm ve 99 nm, PU nanoparçacıkların ortalama çapı 78 nm ve nanoliflerin çapı ise 400-1000 nm aralığında bulunmuştur. Gerçekleştirilen sitotoksisite testleri, farklı yapıdaki her iki polimerin de hücre canlılığına farklı derecelerde olumsuz etkiye sahip olduğunu göstermiştir. PAN nanoliflerinin, nanoparçacık yapısına kıyasla daha sitotoksik olduğu saptanmıştır.  PAN nanolif yapıları için sitotoksisitenin zamanla ve ekstrakt derişimindeki artışla arttığı, hücre canlılığının %36 seviyesine düştüğü gözlenmiştir. Kullanım alanı ve miktarı hızla artan PAN nanoliflerin önemli derecede sitotoksik özelik gösterdiği belirlenmiştir. Polimerlerin nano büyüklükteki toksik etkilerini daha iyi belirleyebilmek için ileri seviye vücut-dışı ve vücut-içi toksisite testlerine gereksinim vardır, bu çalışma daha sonraki araştırmalar için referans oluşturacaktır.

Abstract:
With the development of nanotechnology, studies related to synthesis, characterization and processing of nano polymers has gain speeds. Depending on the morphology and size, nano polymers may show different toxicological behavior compared to their bulk concentrations and they are in contact with living system throughout their life-cycle. With this reason, polymer toxicity at the nano size has to be investigated besides their toxicological behavior in bulk concentration. 
In this study, polyacrylonitrile (PAN) and polyurethane (PU) polymers were produced as nanoparticle and nanofiber respectively with miniemulsion polymerization and electro-spinning. Response surface methodology (RSM) was used for the optimization of electrospinning parameters. Synthesized particles sizes were characterized with transmission electron microscope (TEM), dynamic light scattering (DLS) and Differential centrifugal sedimentation (DCS). Electrospun nanofiber diameter was characterized with scanning electron microscope (SEM). To define the cytotoxicity of the nenopolymers, MTT cytotoxicity tests were carried out over L-929 fibroblst cells.
As a result, PAN nanofiber and nanoparticle average diameters was found to be 250 nm and 99 nm respectively, PU nanoparticle average diameter was found 78 nm and nanofiber diameter was between 400-1000 nm. Cytotoxicity tests showed that different structures of both polymers had varying negative effects on cell viability. It was found that PAN nanofibers had greater cytotoxic effect compared to PAN nanoparticles. PAN nanofibers cytotoxicity increased with time and extract concentration, it was found that cell viability came down to 36%. It was observed that PAN nanofibers showed significant cytotoxic effect. For an exact definition on the toxic effects of nano polymers, advanced in-vitro and in-vivo toxicity studies are needed, this study will be a reference for future toxicological investigations.