Fotodesenlenmiş polimerik fırçaların tersinir katılma-ayrılma zincir transfer (RAFT) tekniği ile sentezi, karakterizasyonu ve biyofonksiyonel yüzey olarak kullanımı
Synthesis and characterization of photopatterned polymer brushes by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) technique and their use as biofunctional surface
Yazar: DİLEK ÇİMEN EREN
Danışman: PROF. DR. TUNCER ÇAYKARA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: DNA immobilasyonu = DNA immobilization ; DNA probları = DNA probes ; Fonksiyonel polimerler = Functional polymers ; Radikal polimerleşme = Radical polymerization

Özet:
Bu çalışmada, Arayüzey Vasıtalı Tersinir Katılma-Ayrılma Zincir Transfer (RAFT) Polimerleşmesi ve Fotolitografi yöntemlerinin birlikte kullanılmasıyla silisyum yüzeyler üzerinde fotodesenlenmiş Poli(6-azidohekzil metakrilat) (PAHMA) fırçalar sentezlendi. 1-amino-10-undeken molekülünün hidrojen sonlu silisyum substrat yüzeyine bağlanmasıyla amino sonlu yüzeyler hazırlandı ve ardından RAFT ajanı [2-(2-karboksietilsülfaniltiyokarbonilsülfanil) propiyonik asit] yüzeylere kovalent olarak bağlandı. Bir fotomaske kullanılarak uygulanan UV litografi tekniği ile fotodesenleme gerçekleştirilip silisyum yüzeyler üzerinde RAFT ajanı bağlı desenler elde edildi. Fotodesenlenmiş RAFT ajanı bağlı yüzeyler üzerinde AHMA polimerleştirilerek fotodesenlenmiş PAHMA fırçalar elde edildi. Hem çözeltide sentezlenen serbest polimerin polidispersite katsayısı, mol kütlesi dağılımı ve polimerleşme kinetiğini araştırmak hem de yüzeydeki polimer fırçanın bağlanma parametrelerini belirlemek amacıyla Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR) ve Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi (GPC) ölçümleri alındı. RAFT ile silisyum yüzeye kovalent bağlı polimer fırçalar elde edilirken, aynı zamanda çözelti ortamında yüzeye bağlı olmayan serbest polimerler sentezlendi. Organik tek tabakaların ve polimer fırçaların yüzey morfolojileri Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile incelendi. Cy3-etiketli DNA tek ipliği amino fonksiyonel gruplu fotodesenlenmiş polimer fırçalara immobilize edildi. DNA immobilizasyonu için en uygun koşulları belirlemek amacıyla immobilizasyonu etkileyen parametreler Lazer Taramalı Konfokal Mikroskobu ile incelendi. Tek iplik DNA immobilize edilen fotodesenlenmiş yüzeyler hibritleşme veriminin incelenmesi amacıyla Cy5-etiketli eşlenik ve eşlenik olmayan DNA tek iplikleri ile hibritleştirildi. Konfokal Mikroskobu ölçümlerinden elde edilen sonuçlara göre ortalama hibritleşme verimleri sırasıyla % 64 ve % 8 olarak belirlendi.

Abstract:
In this study, photopatterned Poly(6-azidohexyl methacrylate) (PAHMA) brushes were prepared on silicon disc by the combination of Interface-Mediated Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerization and Photolithography methods. Amino functionalized surfaces were prepared by using 1-amino-10-undecene precursor on the hydrogen terminated silicon substrate and RAFT agent [2-(2-carboxyethylsulfanylthiocarbonylsulfanyl) propionic acid] was then covalently bonded to these surfaces. Photolithography was carried out via UV lithography technique using a photomask to form RAFT agent  patterns on silicon surface. The photopatterned RAFT agent immobilized surfaces were then used in the polymerization of AHMA to prepare the photopatterned PAHMA brushes. Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) and Gel Permeation Chromatography (GPC) measurements were carried out to investigate polymerization kinetics, molecular weight distribution and polydispersity index of free polymers formed in solution and also to determine grafting parameters of the polymer brushes. While polymer brushes covalently attached to silicon surfaces were synthesized via RAFT, free polymer chains were also formed in the polymerization solution, simultaneously. The surface topographies of the organic monolayers and polymeric brushes were observed by Atomic Force Microscopy (AFM). Cy3-labelled single stranded DNA probes were bound to amino-functionalized photopatterned polymer brushes. In order to obtain the optimum DNA immobilization condition, various parameters that influence DNA immobilization were studied by using Laser Scanning Confocal Microscopy. Prob DNA immobilized photopatterned surfaces were hybridized with Cy5-labelled complementary and non-complementary DNA probes to investigate the hybridization efficiencies. The percentage hybridization efficiencies obtained from confocal microscopy measurements were calculated to be 64% and 8%, respectively.