Akademik Veri Yönetim Sistemi
Kaya B., Orakdöğen N. (Yürütücü)
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2017 - 2018
Yumuşak ve akıllı jeller, doku yapılarına olan benzerlikleri, değişen ortam koşullarına göre tepki verme özellikleri ve sıvı ortamlarda kullanılmaya uygun olmaları sebebiyle biyomedikal uygulamalar, doku mühendisliği, sensörler ve kas tipi uyarıcılar için çok yönlü ve umut verici bir malzeme sınıfıdır. Bu tezde, yeni tip yumuşak ve akıllı polimerik jeller ve nanokompozit jeller tasarlanarak polimerik jellerin çevre-duyarlı özellikleri tanımlanmıştır. Çalışma kapsamında, jel hazırlama konsantrasyonunun geniş aralığında sentezlenen zayıf katyonik polielektrolit poli(N,N-dimetilaminoetil metakrilat) (PDMAEMA) bazlı çevresel uyarılara duyarlı jellerin hazırlanması sunulmuştur. Tezin birinci bölümünde, kil içermeyen homopolimerik PDMAEMA hidrojelleri ve kriyojelleri, çapraz bağlayıcı dietilenglikol dimetakrilat (DEGDMA) varlığında ana monomer DMAEMA’ın sulu serbest radikalik çapraz bağlama kopolimerizasyonu ve kriyopolimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Polimerizasyon reaksiyonlarını başlatmak için amonyum persülfat (APS) ve N,N,N',N'- tetrametiletilendiamin (TEMED) redoks-başlatıcı sistemi kullanılmıştır. Şişme tepkisi, mekanik davranışı ve polimerizasyon sıcaklığının sentezlenen jellerin yapısal özellikleri üzerine etkisi, jel hazırlama konsantrasyonunun fonksiyonu olarak incelenmiştir. Jel hazırlama konsantrasyonuna bağlı olarak değişen yapısal özelliklere (etkin çapraz bağlanma yoğunluğu, çapraz bağlar arasındaki polimer zincirlerinin ortalama molekül ağırlığı, şişme ve elastisite) ait sonuçların birlikte ele alınmasıyla termodinamik parametreler hesaplanmış ve sentez koşulları ile jel ağ yapısına ait parametreler arasındaki ilişki belirlenmiştir. Salınımlı şişme-büzülme çalışmaları ile kil içermeyen PDMAEMA kriyojel ve hidrojel ağyapıları için etkin difüzyon katsayısı, dinamik şişme profilleri kullanılarak belirlenmiştir. Tezin ikinci bölümünde ise, bir dizi polimer-kil nanokompoziti, montmorillonitin (tabakalı silikat) ara katmanları arasında, çıkış monomeri DMAEMA ve 2-akrilamido-2-metil-propanosülfonik asidin (AMPS) çapraz bağlayıcı DEGDMA varlığında kriyopolimerizasyonu ve serbest radikalik çapraz bağlanma polimerizasyonu ile, APS-TEMED redoks-başlatıcı sistemi kullanılarak hazırlanmıştır. Çeşitli miktarda inorganik MMT kili içeren nanokompozit PDMAEMA/MMT NC-kriyojel ve NC-hidrojellerinin oluşum mekanizması, termal dayanımı ve yüzey yapısı ATR- FTIR, XRD, TGA ve SEM ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan nanokompozitler tek eksenli sıkıştırma ölçümlerinin yanında şişme ölçümleri ile de karakterize edilmiştir. Çeşitli pH ve tuz çözeltilerinde, kil içeriğinin nanocomposizt jellerin denge şişme miktarına, dinamik şişme kinetiğine, mekanik özelliklerine ve şişme/büzülme davranışlarına etkisi incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. 0.20 ile 3.40 w/v% arasında değişen MMT konsantrasyonları için, nanokompozit PDMAEMA/MMT NC-jellerinin, kil içermeyen PDMAEMA jelleriden daha yüksek şişme oranına ve daha güçlü mekanik mukavemete sahip olduğu bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar, zayıf yüklü dialkilaminoetil metakrilat bazlı polimer-kil nanokompozit kriyojellerinin pH’a ve iyonik kuvvete bağlı ayarlanabilir şişme davranışı ile ilgili bilgi sağlamıştır ve zayıf bazik karakterli nanokompozit jellerin biyomedikal malzemeler olarak, çalışma kapsamında açıklanan şişme ve mekanik özelliklerini birleştiren uygulamaların geliştirilmesini desteklemiştir.