Tersinir katılma-ayrılma zincir transfer polimerizasyonu ile silikon disk yüzeyine kovalent bağlı poli[(ar-vinilbenzil)trimetilamonyum klorür] fırça sentezi ve dna immobilizasyonunda kullanımı
Synthesis of poly[(ar-vinylbenzyl)trimethylammonium chloride] brush covalently attached to silicon disc surface by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization and its use for dna immobilization
Yazar: SERKAN DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. TUNCER ÇAYKARA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada, silikon yüzeyler üzerinde tersinir katılma-ayrılma zincir transfer (RAFT) polimerizasyonu ile katyonik poli[(ar-vinilbenzil)trimetilamonyum klorür] (PVBTAC) fırçalar sentezlendi ve DNA immobilizasyonunda kullanıldı. RAFT ajanı olarak (4-siyanopentanoik asit)-4-ditiyobenzoat sentezlendi, 1H Nükleer manyetik rezonans ve Fourier transform infrared spektrokopisi (FT-IR) ile karakterize edildi. 3-bromopropiltrimetoksilan ve allil amin molekülleri kullanılarak sırasıyla brom ve amin sonlu silikon yüzeyler hazırlandı. Bu yüzeylere RAFT ajanı veya başlatıcı molekülleri bağlanarak RAFT polimerizasyonu ile katyonik PVBTAC fırçalar sentezlendi. Hazırlanan fırçaların kimyasal bileşimi ve diğer özellikleri X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), FT-IR, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometri ve su temas açısı ölçümleri ile karakterize edildi. AFM görüntülerinden yüzeylerin oldukça homojen olduğu gözlendi. Dinamik su temas açısı ölçümleri ile bulunan histerizi değerlerinin artan polimerizasyon süresi ile azaldığı belirlendi. Yüzeylerin katyonik karakterinin pH artışı ile değişmediği bulundu. Çözelti içerisinde oluşan serbest polimerlerin mol kütlesi jel geçirgenlik kromotografisi ile belirlendi. Elipsometrik kalınlık ve mol kütlesi değerleri kullanılarak bağlanma yoğunluğu ve yüzey derişimi gibi bağlanma parametreleri hesaplandı. Hazırlanan bu katyonik fırçalar DNA immobilizasyonunda kullanıldı. DNA derişimi ve bekletme süresinin DNA immobilizasyonuna etkisi araştırıldı. Bu çalışmanın sonuçları, hazırlanan katyonik PVBTAC fırçaların DNA immobilizasyonunda kullanılma potansiyeline sahip olduğunu gösterdi.

Abstract:
In this study, cationic poly[(ar-vinylbenzyl)trimethylammonium chloride] (PVBTAC) brushes covalently attached to silicon wafer surface were synthesized via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization technique and used for DNA immobilization. (4-cyanopentanoic acid)-4-dithiobenzoate was synthesized as RAFT agent and characterized by 1H Nuclear magnetic resonance and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Bromine and amine terminated silicon surfaces were prepared by using 3-bromopropyltrimethoxysilane and allylamine precursors, respectively. Then, RAFT agent or initiator was immobilized on these organic overlayers. Finally, cationic PVBTAC brushes were synthesized by RAFT polymerization. The chemical composition and other properties of the brushes were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), FT-IR, atomic force microscopy (AFM), ellipsometry and water contact-angle measurements. The surface morphologies observed by AFM indicated that the surfaces were extremely homogeneous. Hysteresis values of the surfaces determined by dynamic water contact angle measurements decreased with increasing polymerization time. The water contact angle titration of the surfaces indicated that cationic state of the surfaces did not change with increasing pH. The number average molecular weight of the free polymers formed in the solution was determined by gel permeation chromatography. Grafting parameters such as grafting density and surface coverage etc. values were calculated from the ellipsometric thickness and the number average molecular weight values. These cationic brushes were used for DNA immobilization. Effects of DNA concentration and incubation time on the DNA immobilization were investigated. The results of these studies showed that the cationic PVBTAC brushes can be potentially used in DNA immobilization.