Aljinat - kappa kerajin - hidroksiapatit hidrojel filmlerin termal davranışlarının incelenmesi
Thermal behavior of sodium alginate-kappa carrageenan- hydroxyapatite hydrogel films
Yazar: MELİSA GÖRGÜN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM DOĞAN AYDENİZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Üç boyutlu hidrofilik polimer ağına sahip hidrojeller; deformasyon olmadan büyük miktarda su tutabilir. Bu özellikleri nedeniyle kontrollü ilaç salım sistemleri, pervaporasyon membranların geliştirilmesi ve doku uygulamaları gibi pekçok alanda ilgi çekicidirler. Bununla birlikte, hidrojellerin çoğu uygulamalarını sınırlayan zayıf mekanik mukavemet ve yapısal bütünlüğün kaybı gibi özellikler sergiler. Son yıllarda hidrojellerin termal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için birçok çalışma yapılmıştır. İstenen termal ve mekanik özellikleri sağlayabilen hidrojellerin sentezlenmesi için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Çalışmalar hidrojellerin performansını artırmak için en etkili yöntemlerden birinin inorganik maddelerin eklenmesi olduğunu göstermiştir.
Aljinat ve kerajin gibi doğal polisakaritler, biyouyumluluk ve jelleşme kolaylığı da dahil olmak üzere, elverişli özellikleri nedeniyle biyomedikal ve mühendislik alanlarında çok sayıda uygulama bulmuşlardır. Bu çalışmada, sodyum aljinat-kappa kerajin-hidroksiapatit hidrojel filmler Ca2+ ve K+ iyonlarının etkisiyle çapraz bağlanarak hazırlanmıştır. Hazırlanan hidrojel filmlerin termal davranışı, azot atmosferi altında termogravimetrik analiz ile incelenmiştir. Hidrojellerin ana bozunma reaksiyonunun aktivasyon enerjisi Broido, Coats-Redfern ve Horowitz-Metzger metodları kullanılarak hesaplanmıştır. Farklı yöntemlerle hesaplanan Ea değerleri birbirine yakın bulunmuştur. HAP oranı %0,05 olan numunenin aktivasyon enerjisinin en yüksek değer olduğu görülmüştür.
Hazırlanan hidrojellerin etanol-saf su ortamında şişme davranışları incelenmiştir. Hidrojeller en yüksek şişme değerine saf su ortamında ulaşırken, karışımın etanol oranı arttıkça düşük şişme eğilimi göstermişlerdir.

Abstract:
Hydrogels which has three-dimensional hydrophilic polymer network can hold large quantities of water without deformation. Due to their properties they of interest in many field such as in drug delivery systems, developing pervaporation membranes, and tissue applications. However, most of the hydrogels exhibit some dissatisfactory properties such as poor mechanical strength and loss of structural integrity which limits their applications. Many studies have been carried out to improve thermal and mechanical properties of hydrogels in recent years. Several methods have been developed to synthesize hydrogels which can provide the desired thermal and mechanical properties. Studies have shown that one of the most effective methods to improve the performance of hydrogels is addition of inorganic materials. 
Natural polysaccharides such as alginate and carrageenan have found numerous implementation in biomedical and engineering fields due to their favorable properties, including biocompatibility and ease of gelation. In this study, sodium alginate-kappa kerajin-hydroxyapatite hydrogel films were prepared by crosslinking with the effect of Ca2+ and K+ ions. 
The thermal behavior of the prepared hydrogel films was investigated by thermogravimetric analysis under nitrogen atmosphere. The activation energy of the main degradation reaction of the hydrogels was calculated using Broido, Coats-Redfern and Horowitz-Metzger methods. Ea values calculated by different methods were close to each other. The sample with the 0,05% HAP content was found to have the highest activation energy.
The swelling behavior of the prepared hydrogels in ethanol-pure water was investigated. The hydrogels reached the highest swelling value in pure water and ethanol:water ratio the swelling was decreased.