Peptit jellerin viskoelastik özelliklerinin pasif mikroreoloji yöntemi ile incelenmesi
Investigation of viscoelastic properties of peptide gels with passive mşkrorheology method
Yazar: ASLI GENÇASLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DENİZ KAYA
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tüm organik yapılar arasında peptitler biyouyumluluk, kimyasal çeşitlilik, proteinlere olan benzerliği ve kendiliğinden düzenlenme (self-assembly) özelliklerinden
dolayı önemli bir yere sahiptir. Peptit tabanlı moleküllerin oluşturduğu peptit amfifil
yapıları ilaç sektörü, doku mühendisliği, görüntüleme araçları ve enerji depolama
gibi bir çok farklı alanda kullanılır. Bu sebeple peptit amfifillerin oluşturduğu
nanofiber yapılarının mekanik özelliklerini bilmek, bu yapıların değişik alanlarda
uygulanabilirliğini araştırma açısından önemlidir. Malzemelerin yapısal özelliklerini
incelemede kullanılan klasik reometreler malzemeye dış kuvvet uygulayarak tepkisini
ölçer ve bu ölçüm sonucunda tepkinin ortalama bir değerini yansıtır. Bölgesel ölçümün
mümkün olmayışı ve ölçüm için istenilen hacim miktarının en az 5-10 mL olması,
biyomalzemeler gibi sentezlenmesi zor ve inhomojen özellik gösteren sistemleri
incelemeyi zorlaştırır. Üstelik peptit amfifil moleküllerinin kendiliğinden düzenlenme
ile oluşturduğu kırılgan nanofiber yapı dış kuvvetin varlığında zarar görmektedir. Bu
nedenle bu gibi malzemelerin karakteristik özellikleri incelenirken kullanılacak metodun
hassasiyeti çok önemlidir.

Bu çalışmada kontrollü bir şekilde Bilkent UNAM'da sentezlenmiş olan iki
farklı peptit amfifilin bir araya gelmesiyle oluşan nanofiber yapısının karakteristik
özellikleri pasif mikroreoloji metodu ile incelenmiştir. Pasif mikroreoloji metodunda
ölçüm için malzeme hacminin 5-10 mikro litre kadar olması yeterlidir. Bu metot ihtiyaç duyduğu
dış kuvveti, malzemeye eklenen koloit parçacıklarının yaptığı Brownian hareketiyle
sağlamış olup ölçüm sırasında ağ yapısında herhangi bir tahribata yol açmamıştır. Ayrıca
bu teknik klasik yöntemlerden farklı olarak bölgesel ölçüm yapabilme imkanı tanımasıyla
inhomojen özellik gösteren malzemelerin karakteristik özelliklerini belirlemede kolaylık
sağlar. Bu metotta farklı yüzey kimyasına (COOH ve NH2 yüzey grupları) ve farklı
yarıçapa (0,5-1 mikro metre) sahip koloit parçacıklarının peptit jel içinde yaptığı Brownian
hareketi floresan mikroskopu ile görüntülendi ve görüntüler kaydedildi. Görüntü analiz
programı IDL (Interactive Data Language) kullanılarak peptit jellerin viskoelastik
özellikleri belirlenerek bölgesel olarak heterojenlik gösteren yapısı haritalandırılmıştır.
Aynı jel yapısının içine gömülecek olan farklı yüzey kimyası ve yarıçapa sahip koloit
parçacıklarının jel yapısını nasıl etkilediği araştırılmıştır

Abstract:
Among all organic structures, peptides have an importance due to their biocompatibility,
chemical diversity, similarity to proteins and self-assembly characteristics. Peptide
amphiphile, which consist of peptide-based molecules are used in a variety of fields
such as pharmaceutical industry, tissue engineering, imaging devices and energy storage.
Therefore knowing the mechanical properties of the nanofiber structures plays an
important role in investigating the feasibility of their use in various fields. The typical
rheometer which is used to examine the structural characteristics of the materials,
measures the response of the material by applying an external force on it and displays
an average value of the response. The lack of local measurement and a minimum
volume requirement of 5-10 ml to perform the measurement makes it difficult to examine
the systems that are inhomogeneous and difficult to synthesise. Moreover, the fragile
nanofiber structure formed by the spontaneous configuration of the peptide amphiphile
molecules is damaged by the presence of an external force.

In this study, the characteristic features of the nanofiber structure formed by the
combination of two different peptide amphiphiles which are synthesised in a controlled
manner in Bilkent UNAM were analyzed with using passive microrheology method.
In passive microrheology method, a sample volume of 5-10 microliter is sufficient for the
measurement. The external force required for the measurement is provided by Brownian
motion, which is originated from the colloid particles added to the material, and it did
not cause any damage to the reticular structure in the course of the measurement. In
addition, contrary to the conventional methods, this technique enables to determine the
characteristic features of inhomogeneous materials by making it possible to perform
local measurements. In this method, Brownian motion of the colloid particles in the
peptide gel which have different surface chemistries (amine and carboxil group) and
different radius (0,5-1 micrometer) is imaged by a fluorescence microscope, and the images were
recorded. By using the image analyzing software IDL (Interactive Data Language), the
viscoelastic properties of the peptide gels were determined and their structures that have
local heterogeneities were investigated. The effects of differences in surface chemistry
and radius of the colloid particles embedded in the same gel structure are investigated.