Çift fonksiyonlu skuaramit organokatalizörler ile asimetrik sübstitüye glikolidlerin halka açılma polimerizasyonları ve BSA yüklü nanopartikül formülasyonları
Ring-opening polymerizations of asymmetric substituted glycolides with bifunctional squaramide organocatalysts and BSA-loaded nanoparticle formulations
Yazar: AYŞENUR VARDAR
Danışman: PROF. DR. OLCAY MERT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasının başlıca iki ana amacı vardır. Birincisi, PLA ve PLGA'ya alternatif olabilecek poli(asimetrik sübstitüye glikolid) polimer ailesinden PIBG ve PIBEG homopolimerlerini yüksek sıcaklık gerektirmeden ortam sıcaklığı veya ılıman koşullarda (IBG için 20 °C, IBEG için 50 °C), başlatıcı olarak benzil alkol kullanılarak tahmin edilebilir molekül ağırlıkları, yüksek dönüşümler, dar polidispersite değerlerine sahip ve biyomedikal alanda kullanılmak üzere ihtiyaç duyulan metal kalıntısı içermeyen polimer sentezini ROP ile gerçekleştirmek amacıyla farklı uzunluktaki alkil zincirleri (0-2), farklı sayıda elektron çekici -CF3 grupları (1 veya 2) ve bir dizi piperidin halkası içeren trans- ve cis-1,2-DACH bazlı çift fonksiyonlu skuaramit organokatalizör sistemleri geliştirmektir.
İkincisi, salım sistemlerinde kullanılmak üzere ilk kez asimetrik yapıdaki PIBG homopolimerine, çift-emülsiyon çözücü buharlaştırma tekniği ile hidrofilik karakterli bir protein olan BSA yüklemesini sağlayarak nano boyutta PIBG taşıyıcıları üretmektir.
Bu kapsamda çalışma i. dört tanesi trans ve ii. beş tanesi cis yapıda olan skuaramit organokatalizörlerin sentezi, iii. asimetrik yapıdaki IBG ve IBEG monomerlerinin sentezi ve iv. polimerizasyonları, sonraki aşamada ise v. BSA-PIBG-NP'lerinin üretimi ve vi. in vitro protein salımı olmak üzere toplamda altı bölüm içermektedir. Tüm basamaklarda sentezlenen maddelerin karakterizasyonları spektroskopik (ATR-FTIR, 1H- ve 13C-NMR ve yeni bileşikler için LC/MS-TOF) yöntemlerle yapıldı. PIBG ve PIBEG'ler için kromatografik (GPC), termal (DSC) ve polimerizasyon mekanizmasını aydınlatmak ve olası konstitüsyon izomelerini belirlemek için çift rezonans 1H-NMR analizlerinden yararlanıldı. BSA-PIBG-NP'leri partikül boyut analizatör ve HPLC ile karakterize edildi.
Anahtar Kelimeler: Asimetrik 1,4-Diokzan-2,5-Dion Türevi Homopolimerler, Salım Sistemleri, Nanoteknoloji, Trans- ve Cis-1,2-DACH Bazlı Çift Fonksiyonlu Skuaramit Organokatalizörler.

Abstract:
There are two main objectives of this thesis study. The first one, PIBG and PIBEG homopolymers from the poly(asymmetrically substituted glycolide) polymer family, which will can be an alternative to PLA and PLGA, at ambient temperature or mild conditions (20 °C for IBG, 50 °C for IBEG) without requiring high temperature, using benzyl alcohol as initiator, with predictable molecular weights, high conversions, narrow polydispersity values, and a series of trans- and cis-1,2-DACH-based bifunctional squaramide organocatalyst systems consisting of different lengths of alkyl chains (0-2), different numbers of electron-withdrawing -CF3 groups (1 or 2) and piperidine ring have been developed in order to synthesize metal residue-free polymers with ROP needed for use in biomedical fields.
The second one, for the first time, BSA, a hydrophilic protein, was loaded into the asymmetric PIBG homopolymer by double-emulsion solvent evaporation technique for use in delivery systems, nano-sized protein-loaded PIBG carriers with hydrophobic character were produced.
In this context, the study includes six sections in total: i. syntheses of four trans and ii. five cis-structured squaramide organocatalysts, iii. syntheses and iv. polymerizations of asymmetric IBG and IBEG monomers, the next step v. production of BSA-PIBG-NPs and vi. in vitro protein release. The characterizations of the substances synthesized in all steps was carried out by spectroscopic (ATR-FTIR, 1H- and 13C-NMR and LC/MS-TOF for new compounds) methods. For PIBG and PIBEGs, chromatographic (GPC), thermal (DSC) and single-frequency decoupled 1H-NMR analyses were used to elucidate the polymerization mechanism and to determine possible constitutional isomers. BSA-PIBG-NPs were characterized by particle size analyzer and HPLC.
Keywords: Asymmetric 1,4-Dioxane-2,5-Dione Derivative Homopolymers, Delivery Systems, Nanotechnology, Trans- and Cis-1,2-DACH Based Bifunctional Squaramide Organocatalysts.