Biyomimetik nanofilmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of biomimetic nanofilms
Yazar: OMATKHON ARIPZHANOVA
Danışman: PROF. DR. HAYRETTİN TÜMTÜRK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Polidopamin P(DOPA),  dopamin (DOPA) 'ın oksidatif kendiliğinden polimerleşmesi ile sentezlenen, koyu kahverengi-siyah, organik çözücülerde çözünmeyen bir biyopolimerdir. P(DOPA) aynı zamanda doğal olarak oluşan melanin (eumelanin)'nin sentetik bir analogudur. Dopamin beyinde bir nörotransmiter olarak işlev gören ve insan motivasyonundan ve hareketinden sorumlu olan bir biyomoleküldür. Dopamin biyomolekülü, yüksek miktarda katekol ve amin fonksiyonel grup içeren midyelerin adhesiv proteinlerinin kimyasal bileşimini taklit eden katekol ve amin gruplarına sahiptirler. Alkali koşullar altında, dopaminin katekol fonksiyonel grubu, kendi kendine polimerleşerek malzeme yüzeylerinde ince filmler oluşturmasını sağlayan benzokinona yükseltgenirler. Tez çalışması kapsamında, alkali ortamda, sabit koşullar altında, dopaminin oksidatif kendiliğinden polimerizasyonu ile farklı sürelerde (1,  2, 3, 4, 12 ve 24 saat) polidopamin nanofilmleri sentezlendi. Daha sonra, sentezlenen P(DOPA) nanofilmleri karakterize etmek için n-tipi Si(100) yüzeylerine kaplandı. 1,  2, 3, 4, 12 ve 24 saat boyunca farklı P(DOPA) nanofilm kaplı silika yüzeyleri hazırlandı. Hazırlanan nanofilmlerin kimyasal yapıları Birleştirilmiş toplam yansıtma-fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (ATR-FT-IR) ve X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile incelendi. P(DOPA) nanofilmlerin yüzey morfolojisi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve nanofilmlerin kalınlıkları Spektroskopik Elipsometre ile incelendi. FT-IR sonuçları, dopaminin, oksijenin varlığında, alkali ortamda kendiliğinden polimerleşmesi ile polidopamin nanofilmlerini oluşturduğunu gösterdi. XPS sonuçları, P(DOPA) oluşum süresi değişimi, Si(100) yüzeylerinin kimyasal yapısını değiştirmeden, kaplamanın arttığını gösterdi. SEM ile yüzey karakterizasyon sonucu P(DOPA) nanofilmlerin oluşum süresi değişimi ile yüzeyde katmanlar oluştuğunu gösterdi. Elipsometre sonuçlarından, süre değişimi ile polidopamin nanofilm kalınlıklarının zamanla doğrusal olarak değişim gösterdiği belirlendi.

Abstract:
Polydopamine P(DOPA) is a biocompatible, dark brown-black, organic solvent synthesized by the oxidative polymerization of dopamine (DOPA). It is a synthetic analog of naturally occurring melanin (eumelanin). Dopamine is a biomolecular that is processed as a neurotransmitter in the brain and is responsible for human motivation and movement. The dopamine biomolecule possesses catechol and amine groups mimicking the chemical composition of the adhesive proteins of the mussels containing high amounts of catechol and amine functional groups. Under alkaline conditions, the catechol functional group of dopamine oxidizes to the benzoquinone, which self-polymerizes to form thin films on the surface of the material. Within the scope of the thesis study, polydopamine nanofilms were synthesized under alkaline conditions with oxidative spontaneous polymerisation of dopamine (1, 2, 3, 4, 12 and 24 hours). Later, the synthesized P(DOPA) was covered with n-type Si(100) surfaces to characterize the nanofilms. Different P(DOPA) nanofilm coated silica surfaces were prepared for 1, 2, 3, 4, 12 and 24 hours. Chemical structures of the nanofilms were analyzed by combined total reflection-fourier alternating infrared spectroscopy (ATR-FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The surface morphology of P(DOPA) nanofilms was examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the thickness of the nanofilms was determined by using Spectroscopic Ellipsometer. FT-IR results show that dopamine (DOPA), self-polymerizing in alkaline environment in the presence of oxygen to form polydopamine nanofilms. The XPS results showed that, with change of the formation time of P(DOPA) coating increased without changing of the chemical structure of the Si surfaces. The surface morfology characterization results showed that, layers were formed on the surface by the changing formation time of P(DOPA). It was determined from the results of the ellipsometry, that the thickness of the polydopamine nanofilm changed proportional with time.