Hibrit yüzey aktif maddeleri kullanılarak çok bölmeli misellerin elde edilmesi
Preparation of multicompartment micelles using hybrid surfactants
Yazar: HANDE ÜNSAL
Danışman: DOÇ. DR. NİHAL AYDOĞAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Yüzey aktif ajanlar = Surface active agents

Özet:
Eczacılıktan kozmetiğe birçok proseste birden fazla bileşenin aynı anda aynı noktaya taşınması oldukça önem taşımaktadır. Bu amaçla son yıllarda çok bölmeli misellerin tasarımı konusundaki çalışmalar hız kazanmıştır. Çok bölmeli miseller yüzey aktif maddelerin çözelti içindeki, hidrofilik bir kabuğu ve birbirinden farklı özelliklere sahip alt bölgelerden oluşan hidrofobik bir iç kısmı bulunan kümeleşmeleridir. Bu çalışmada misel içerisinde hidrokarbon ve florokarbon gruplar arasında etkili bölmelendirmenin sağlandığı, çözünürleştirme kapasitesi yüksek hibrit yapıdaki C12E23N+SO3-F8 (CH3(CH2)11(OCH2CH2)23N+(C2H5)3SO3-(CF2)7CF3) ve C16E10N+C3F8I- (CH3(CH2)15(OCH2CH2)10N+(C2H5)2(CH2)3(CF2)7 CF3I-) maddeleri sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. C12E23N+SO3-F8 molekülünün kritik misel konsantrasyonunun 0.0125 mM olduğu belirlenmiştir. Kritik misel derişimi üzerindeki konsantrasyonlarda ışık saçılımı ile yapılan ölçümler çözelti içerisinde küçük yarıçaplı (2 nm) globüler miseller ile daha büyük yarıçaplı (100 nm) kangal biçimindeki misellerin karışım halinde bulunduğunu göstermiştir. UV-vis spektroskopisi ile yapılan ölçümler sonucunda ise oluşan kümeleşmeler içerisinde hidrokarbon çözünürleştirme kapasitesinin klasik moleküllere eş değer olduğu saptanmıştır. Misellerin florokarbon çözme yeteneğinin hidrokarbon çözünürleştirme yeteneğinden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Hidrokarbon ve florokarbon bazlı maddelerin eş zamanlı olarak çözünürleştirilmesi durumunda ise çözünürleştirilen miktarlarda küçük bir düşme gözlenmesine rağmen yine de etkili çözünürleştirmenin gerçekleştiği tespit edilmiştir. Daha sonraki aşamada C16E10N+C3F8I- maddesinin oluşturduğu kümeleşmelerin boyutu ve çözünürleştirme kapasitesi incelenmiştir. C16E10N+C3F8I- molekülünün 100 mM Li2SO4 içerisindeki çözeltilerinde de yine farklı boyutlara sahip (6 nm ve 150 nm ) iki tür kümeleşme bulunduğu ve küçük boyutlu kümeleşmelerin C12E23N+SO3-F8 molekülüne göre sayıca daha baskın olduğu belirlenmiştir. C16E10N+C3F8I- molekülünün florokarbon çözme kapasitesi C12E23N+SO3-F8 molekülü ile aynıdır ve hidrokarbon zincirinin daha uzun olması nedeniyle hidrokarbon çözünürleştirme kapasitesi C12E23N+SO3-F8 molekülününkinden yüksektir. Ancak C16E10N+C3F8I- molekülünün baskın olarak küçük boyutlu kümeleşmeleri içermesi nedeniyle moleküler hacmi büyük olan maddeleri çözünürleştirme kapasitesinin C12E23N+SO3-F8 maddesinden oldukça düşük olması beklenmektedir.Anahtar kelimeler: Yüzey aktif madde, Çok bölmeli misel, Çözünürleştirme, Florokarbon, Hibrit moleküller

Abstract:
It is quite important to transport several compounds to the same place simultaneously for a wide variety of processes including cosmetics and pharmacetuical industry. Consequently, the studies in the field of multicompartment micelles have been accelerated recently. Multicompartment micelles are aggregates of surfactants, which are composed of a hydrophilic shell and a multi-domain hydrophobic core with each domain having different properties. In this study, hybrid surfactants CH3(CH2)11(OCH2CH2)23N+(C2H5)3SO3-(CF2)7CF3 (C12E23N+SO3-F8) and C16E10N+C3F8I- (CH3(CH2)15(OCH2CH2)10N+(C2H5)2(CH2)3(CF2)7CF3I-) that are able to form micelles in which effective compartmentalization can be achieved between hydrocarbon and fluorocarbon parts and have high solubilization capacity are synthesized and characterized. Critical micelle concentration (CMC) of C12E23N+SO3-F8 is found as 0.0125 mM and light scattering analysis performed at the concentrations above the CMC showed that globular micelles with smaller radius (2 nm) and coil shaped micelles with higher radius (100 nm) coexist in the solution. UV-vis spectroscopy measurements indicate that hydrocarbon solubilizing capacity of the micelles is equivalent to the micelles of classical molecules and fluorocarbon solubilizing capacity is higher than that for hydrocarbon. In the case of simultaneous solubilization of hydrocarbon and fluorocarbon based materails, again effective solubilization is achieved altough there is a little decrease in the solubilized amounts. Next, the micelle size and solubilization capacity of C16E10N+C3F8I- are investigated. It is found that two different types of aggregates with two different sizes (6 nm and 150 nm) coexist in the 100 mM Li2SO4 solutions of C16E10N+C3F8I- and smaller aggragetes are more dominant than C12E23N+SO3-F8. Fluorocarbon solubilization capacity for C16E10N+C3F8I- is same as C12E23N+SO3-F8 and hydrocarbon solubilization capacity is higher since C16E10N+C3F8I- has a longer hydrocarbon chain. However because of possessing smaller aggregates more dominantly, it is expected C16E10N+C3F8I- to have less solubilization capacity than C12E23N+SO3-F8 for solubilizates of larger molecular volume.Keywords: Surfactant, Multicompartment micelle, Solubilization, Fluorocarbon, Hybrid molecules