Akciğer yüzey aktif maddelerinin hibrit yüzey aktif maddelerle etkileşimi
The interaction between lung surfactants and hybrid surfactants
Yazar: HACER TANACI
Danışman: DOÇ. DR. NİHAL AYDOĞAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Florokarbonlar = Fluorocarbons

Özet:
Kimya ve eczacılık sektöründe birçok amaçla kullanılan yüzey aktif maddeleri aslında insan vücudunda da doğal olarak bulunmakta ve farklı görevler üstlenmektedir. Bu yapılara en güzel örnek akciğer yüzey aktif maddeleridir. Fosfolipitler ve proteinlerden oluşan akciğer yüzey aktif madde karışımı, nefes alıp-verme esnasında alveol yüzeyini kaplamakta ve yüzey gerilimini ayarlayarak solunumu kolaylaştırmaktadır. Ayrıca solunumun sürekli hale gelmesi ve alveollerin zarar görmemesi için oluşan tekli filmin yüzeye hızlı adsorpsiyon, yüksek elastisite, yüksek geri yayılım, yüksek yüzey basıncı ve düşük histeresiz gibi özellikleri de sağlaması gerekmektedir. Akciğer yüzey aktif madde karışımının işlevlerini yerine getirecek bir karışım elde etmek için; C33H53F17N+I-; CH3(CH2)17N+(CH2CH3)2(CH2)3(CF2)7CF3 I- hibrit yüzey aktif maddesi tasarlanmış ve DPPC (Dipalmitolfosfatidilkolin) ile olan etkileşimi incelenmiştir. LB minitrough cihazıyla farklı mol oranlarındaki C33H53F17N+I-/DPPC karışımlarının faz değişim izotermleri incelenmiştir. C33H53F17N+I- mol oranı arttıkça faz değişim izotermi değişmektedir. %30'luk C33H53F17N+I-/DPPC karışımı yüksek yüzey basıncı, düşük faz geçiş platosu uzunluğu ve yüksek moleküler alan değeriyle beklenilen faz değişim izotermini sağlamaktadır. Floresans Mikroskopi görüntülerinde C33H53F17N+I- mol oranı arttıkça yoğunlaşmış faz (LC) oranındaki azalma sebebiyle yüzeyin akışkan hale geldiği görülmektedir. Artık ve ideal alan karşılaştırmalarında mol oranı ve yüzey basıncı değiştikçe bileşenler arasındaki etkileşim türünde farklılıklar görülmektedir. %20'lik C33H53F17N+I-/DPPC karışımı için bileşenler arasında çekme türünde etkileşim görülürken; mol oranının %30 olmasıyla etkileşimin itme şeklinde gerçekleştiği görülmektedir. Termodinamik hesaplamalarla iki bileşenin karışabilirliliği incelenmiştir. Bileşenlerin mol oranı ve yüzey basıncı değiştikçe moleküllerin yüzeydeki konfigürasyonu değişmektedir. C33H53F17N+I- mol oranı ve yüzey basıncı arttıkça elde edilen negatif ?Gex bileşenler arasındaki kuvvetli etkileşime ve karışabilirliliği işaret etmektedir. Tüm karışımlar için elde edilen negatif ?Gmix farklı mol oranları için ikili bileşenlerin karışabilir olduğunu ve kararlı bir film oluşturduğunu göstermektedir. C33H53F17N+I-/DPPC karışımlarının LB minitrough cihazlarıyla kesme elastisiteleri ve Pendant Drop cihazıyla genişleme elastisiteleri incelenmiştir. Her iki ölçümde de en yüksek elastisitenin %30'luk C33H53F17N+I-/DPPC karışımı için sağlandığı görülmektedir. LB minitrough cihazıyla alınan sıkıştırma-genişleme eğrileriyle doğal akciğer yüzey aktif maddesine en yakın düşük histeresiz ve yüksek geri yayılım %30'luk C33H53F17N+I-/DPPC karışımı ile elde edilmiştir. Sonuç olarak; %30'luk C33H53F17N+I-/DPPC karışımı ile gerçek sisteme benzer yüksek yüzey basıncı, yüksek geri yayılım, düşük histeresiz ve gerçek sistemden bile yüksek yüzey elastisitesi elde edilmiştir.Anahtar kelimeler: Akciğer yüzey aktif maddesi, Florokarbon, Hibrit moleküller, Elastisite, Histeresiz

Abstract:
Surface-active agents (surfactants), which are vastly utilized in chemistry and pharmaceutical industries, also exist naturally in the human body and they assume different duties. Best example for such structures is lung surfactant. Lung surfactant, that is mainly composed of phospholipids and proteins, which essentially facilitate the breathing process through regulating the surface tension by forming a cover layer on the alveoli surfaces during inhalation / exhalation. In addition, it is required for the monolayer to sustain some features such as fast adsorption to surface, high elasticity, high respreading, high surface pressure, and low hysteresis in order to enable the continuity of breathing process. In order to obtain a synthetic mixture that can perform the functionality of lung surfactants, hybrid surfactant C33H53F17N+I-;CH3(CH2)17N+(CH2CH3)2(CH2)3(CF2)7CF3I- is designed and interaction with DPPC(Dipalmitoylphosphatidylcholine) is investigated. Phase change isotherms of C33H53F17N+I-/DPPC mixtures with different mole proportions are experimented with LB minithrough device. As the C33H53F17N+I- mole ratio increases in the mixture, the phase change isotherm changes. %30 C33H53F17N+I-/DPPC mixture provides the right phase change isotherm, by having the required values of high surface pressure, low phase change curve length and high molecular surface area values. In the Fluorosance Microscopy images, surface is observed to have viscose as the C33H53F17N+I- mole proportion increases, due to the decrease in the liquid condensed phase proportion. In the excess and ideal area comparisons, changes are observed in the interaction type between the components, in consequence of the changes in mole proportion and surface pressure changes. Regarding the %20 C33H53F17N+I-/DPPC mixture, components are interacted adhesively; however, as the mole proportion is aligned as %30, the type of interaction is observed as repulsion. By using thermodynamic calculations, two component?s miscibility is investigated. As the component?s mole ratio and surface pressure changes, molecules? surface configuration changes. As the C33H53F17N+I- mole ratio and surface pressure increases, obtained negative ?Gex points out between strong interaction and miscibility between the components. Negative ?Gmix that is obtained for all mixtures proposes the formation of a stable monolayer and the miscibility of different mole proportions of dual components, For the C33H53F17N+I-/DPPC mixtures, shear elasticity is measured with LB minitrough device and dilatational elasticity is measured with Pendant Drop device. For the both measurements, the highest elasticity is observed for %30 C33H53F17N+I-/ DPPC mixture. According to the compression-expansion curves that are obtained with LB minithrough device, lowest hysteresis and highest respreading, that is closest to the natural lung surfactant, is acquired with %30 C33H53F17N+ I-/DPPC mixture. As a result; with the %30 C33H53F17N+I-/ DPPC mixture, high surface pressure, high respreading ability, low hysteresis that is closely compatible with the natural system and high elasticity that is even higher than the original system is obtained.Keywords: Lung Surfactant, Fluorocarbon, hybrid molecules, elasticity, hysteresis