Preparation of poly(n-vinyl-2-pyrrolidone)/kappa-carrageenan hydrogels by ionizing radiation
Poli(n-vinil-2-pirrolidon)/kappa-karragenan hidrojellerinin iyonlaştırıcı ajanlarla hazırlanması
- Tez No: 130917
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT ŞEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Poli(A/-vinil-2-pirrolidon), kappa-karragenan, fiziksel jel, iyonlaştırıcı ışın, hidrojel, yara örtüsü, Hidrojeller, Karakterizasyon, Sentez, İyonlaştırıcı ışınlar, Poly(N-vinyl-2-pyrrolidone), K-carrageenan, physical gel, ionizing radiation, hydrogel, wound dressing, Hydrogels, Characterization, Synthesis, Ionizing rays
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
IV POLİ(AWİNİL-2-PİRROLİDON)/KAPPA-KARRAGENAN HİDROJELLERİNİN İYONLAŞTIRICI IŞINLARLA HAZIRLANMASI Esra Nazan Avcı ÖZET Bu çalışmada, Poli(N-vinil-2-pirrolidon)/Kappa-karragenan (PVP/KK) hidrojellerinin iyonlaştırıcı ışınlarla sentezi ve karakterizasyonu ve yara örtüsü olarak uygulamaları incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, KK'nın jelleşme mekanizması ve potasyum tuzunun KK'nın jelleşmesi üzerine etkisi araştırılmıştır. Jelleşmeyi kanıtlamak için, faz çalışmaları, mekanik analizler ve FT-IR analizleri yapılmıştır. Fiziksel jelleşme, KK'nın kritik bir konsantrasyonundan sonra gözlenmiştir. KK'nın jelleşmesi, başlangıç karışımı içindeki KK ve KCI derişimlerine bağlı olarak değiştiği bulunmuştur. KK'da y-ışınlanması sırasında yer alan kimyasal değişiklikleri takip etmek için viskozimetrik çalışmalar, UV ve FT-IR spektroskopi ölçümleri yapılmıştır. Saf KK'nın UV spektrumu ışınlama boyunca değişmiş ve 265 nm'deki absorpsiyon şiddeti artmıştır. Bunun, zayıf kimyasal bağların kırılması ve küçük moleküllerin oluşmasından dolayı olabileceği düşünülmüştür. KK'nın viskozite ortalama molekül ağırlığında ışınlama ile çok keskin bir düşüş gözlenmiştir. KK'ya tuz eklenmesi, KK'nın y-ışınlarına karşı dayanımını değiştirmemiştir. KK'nın yapısında ışınlamayla meydana gelen kimyasal değişiklikler FT-IR spektroskopisiyle tayin edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında, PVP/KK hidrojellerinin radyasyon sentezi araştırılmıştır. Homojen ve mekanik olarak kararlı başlangıç karışımların hazırlanması için, en uygun PVP ve KK derişimleri belirlenmiştir. Buna, 10 % PVP, 1-2 % KK ve 0.1-0.3 % KCI çözeltileri kullanılarak ulaşılmıştır. PVP/KK hidrojelleri PVP, KK, KCI ve Poli(etilen glikol) (PEG) karışımlarının sulu çözeltilerinin y-ışınları ile değişik dozlarda ışınlanmasıyla hazırlanmıştır. Bu çalışmada, PEG, hidrojellerin bakterilere karşı engel olma ve yapışma özeliklerini arttırmak için kullanılmıştır.Katkı maddelerinin PVP'nin jelleşmesine olan etkisini incelemek için, 25 kGy ışınlanmış hidrojellerin sol-jel analizleri yapılmıştır ve jel fraksiyonları tayin edilmiştir. Karışım içindeki KK, KCI ve PEG miktarlarının artmasıyla jel fraksiyonu azalmıştır. PVP'nin katkı maddeleriyle seyrelmesi ve/veya PVP molekülündeki radikalik etkileşimlerin azalması bu düşüşe neden olmuş olabilir. Mekanik deneyler hem ışınlanmış hem de ışınlanmamış örnekler için yapılmıştır. Hidrojellerin mekanik kararlılıklarının, başlangıç karışımındaki KK ve KCI miktarları ve ışınlama dozuyla arttığı bulunmuştur. Hidrojellerin su tutma kapasitelerini araştırmak için deiyonize suda, pH 2-1 0 fosfat tamponunda ve yalancı-ekstra hücresel sıvı (YEHS) çözeltisi içinde değişik sıcaklıklarda şişme deneyleri yapılmıştır. Hidrojeller önce deiyonize suda şişirilmiştir. Hidrojellerin deiyonize sudaki % şişmesi çoğunlukla jel bileşimine ve radyasyon dozuna bağlı olarak değişmiştir. Düşük dozlarda ve düşük KK derişimlerinde göreli olarak yüksek % şişme gözlenmiştir. Sıcaklığın hidrojellerin şişme davranışları üzerine olan etkisini takip etmek için şişme deneyleri 25°C ve 37°C'de yapılmıştır. PVP/KK hidrojellerinin 25°C'deki şişme değerinin, 37°C'dekinden daha yüksek düzeyde olduğu bulunmuştur. Hidrojellerin tampon çözeltisinde şişme derecesini tayin etmek için 0.1 M iyonik şiddetli fosfat tamponu kullanılmıştır. Tüm bileşimler için en fazla oranda şişme bazik bölgede (pH 9) elde edilmiştir. Hidrojellerin yara sıvısı emilim davranışlarını taklit etmek için pH'ı 7.4 ve iyonik şiddeti 0.48 M olan yalancı-ekstra hücresel sıvı (YEHS) çözeltisi kullanılmıştır. Hidrojellerin YEHS çözeltisi içinde şişmesi, jel bileşimine ve radyasyon dozuna bağlı olarak değişmiştir. iyonik şiddetin hidrojellerin şişmesi üzerindeki etkisini anlamak için, YEHS çözeltisindeki emilim sonuçları aynı pH'da (7.4) fakat 0.1 M iyonik şiddetteki tampon çözeltisindekilerle karşılaştırılmıştır. Şişirilme çözeltisinin iyonik şiddetinin artmasıyla jellerin % şişmesi azalmıştır.Tüm bu sonuçlar, PVP/KK hidrojellerin pH, iyonik şiddet ve sıcaklıktaki küçük değişikliklere karşı önemli hacim değişiklikleri sergilediğini göstermiştir. KK'nın PVP sulu çözeltisine eklenmesi ve bu sistemin jelleştirilmesinin sonucunda PVP/KC hidrojeli tepki duyarlı oldu. Bir hidrojel sistemi yara örtüsü olarak kullanıldığında, büzülme davranışları veya su kaybetme hızını belirlemek pratik uygulamalar açısından çok önemlidir. Bu çalışmada PVP/KK hidrojellerin su kaybetme davranışları 4-45°C sıcaklık aralığında araştırılmıştır. Hidrojeller 37°C'de (vücut sıcaklığı) tam kurumaya yaklaşık 12 saatte ulaşmıştır. Beklendiği gibi, çok hızlı su kaybetme yüksek sıcaklıklarda gözlenmiştir. Hidrojeller 45°C'de tam kuruluğa yaklaşık 2 saat içinde ulaşmıştır. Homojen ve mekanik olarak kararlı PVP/KK hidrojellerinin hazırlanması ve karakterizasyonundan sonra, biyomedikal amaçlı yara örtüsü olarak kullanılabilirliği çalışmanın üçüncü kısmında incelenmiştir. Bu amaçla hidrojellerin sulu çözeltilerinin asitlik/bazlık (pH) ve elektriksel iletkenlik tayini yapılmıştır. Daha uç durumlar altında yara örtülerinin nasıl çalıştığını tespit etmek için sıvı tutma testi tasarlanmıştır. Hidrojellerin insan cildine biyoyapışma kuvvetleri de ölçülmüştür. Tüm bu ön laboratuar testleri, bu çalışmada hazırlanan PVP/KK hidrojellerinin potansiyel yeni yara örtüsü sistemleri olarak düşünülebileceğini ve özellikle terapatik uygulamalarda yanık ve yara tedavisi amacıyla kullanılabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
PREPARATION OF POLY(W-VINYL-2-PYRROLIDONE)/KAPPA- CARRAGEENAN HYDROGELS BY IONIZING RADIATION Esra Nazan Avcı ABSTRACT In this study, radiation synthesis and characterization of Poly(N-vinyl-2- pyrrolidone)/Kappa-carrageenan (PVP/KC) hydrogels and their applications as wound dressing were investigated. In the first part of this study, the gelation mechanism of KC and the effect of potassium salt on gelation of KC were investigated. Phase studies, mechanical analyses and FT-IR analyses were performed in order to prove the gelation of KC. Physical gelation was observed after a critical concentration of KC. It was found that the gelation of KC changed depending mostly on the concentrations of KC and KCI in the initial mixture. Viscosimetric studies, UV and FT-IR spectroscopic measurements were performed to follow the chemical changes, which took place in KC during y- irradiation. UV spectrum of pure KC changed during irradiation, and the intensity of absorption was increased at 265 nm, which may be due to the breakdown of the weak chemical bonds and the formations of the small molecules. Very sharp decrease was observed in the viscosity average molecular weight of KC upon irradiation. Addition of salt to KC did not change the stability of KC against y- irradiation. Chemical changes occurred in the structure of KC with irradiation were identified by FT-IR spectroscopy. In the second part of this study, radiation synthesis of PVP/KC hydrogels was investigated. For the preparation of homogeneous and mechanically stable initial mixtures, optimum PVP and KC concentrations were determined. This was achieved by utilizing 10 % PVP, 1-2 % KC and 0.1-0.3 % KCI solutions. PVP/KC hydrogels were prepared by irradiating the mixtures of aqueous solutions of PVP, KC, KCI and Polyethylene glycol) (PEG) by y-rays at different doses. PEG was used in this study in order to improve the barrier against bacteria and the adhesive properties of hydrogels. ' 1 1-*» it.n mm n a<^° l|11 For the investigation of the effects of additives on the gelation of PVP, sol-gel analyses were made and the gel fraction of hydrogels at 25 kGy was determined. Gel fraction of hydrogels decreased with increasing contents of KC, KCI and PEG in the blends. Dilution of PVP with these additives and/or decreasing of radicalic interactions in PVP molecules probably caused this decrease. Mechanical experiments were carried out for both unirradiated and irradiated samples. It was found that, mechanical stabilities of hydrogels increased with increasing KC and KCI content in initial mixtures and irradiation dose. For investigation of the water uptake capacity of the hydrogels, swelling experiments were performed in deionized water, pH 2-10 phosphate buffer solutions, and Pseudo-Extra Cellular Fluid (PECF) solution at various temperatures. Hydrogels were swollen firstly in deionized water. % swelling of the hydrogels in deionized water changed depending mostly on the gel composition and irradiation dose. Relatively higher % swelling was observed at low irradiation doses and low KC concentrations. Swelling experiments were performed at 25°C and 37°C in order to follow the effect of temperature on the swelling behaviors of hydrogels. It was found that, PVP/KC hydrogels have higher degree of swelling at 25°C than that they did at 37°C. For determination of the swelling degree of the hydrogels in buffer solution, phosphate buffer with an ionic strength of 0.1 M was used. Maximum extents of swelling were reached for all compositions in basic region (pH 9). In order to simulate the absorption of wound fluid behaviors of hydrogels, a Pseudo-Extra Cellular Fluid (PECF) solution at pH 7.4 and with an ionic strength of 0.48 M was used. Swelling of the hydrogels in PECF solution changed depending on the gel composition and irradiation dose. In order to understand the effect of ionic strength on the swelling behaviors of hydrogels, results of adsorption in PECF solution were compared with those of buffer solution at the same pH (7.4) but with an ionic strength of 0.1 M. % swellingm of hydrogels decreased with increasing ionic strength of the solution in which they swelled. All these results indicate that PVP/KC hydrogels exhibit significant volume changes in response to small changes in pH, ionic strength and temperature. As a result of the addition of KC to the aqueous solution of PVP, and the gelation of this system, PVP/KC hydrogel became stimuli responsive. When a hydrogel system is used as a wound dressing, identification of the deswelling behavior or the rate of loss of water is very important for practical applications. In this study, deswelling behavior of PVP/KC hydrogels were investigated in the temperature range of 4-45°C. Hydrogels reached complete dryness within 12 hours at 37°C (body temperature). As expected, very fast deswelling was observed at high temperatures. At 45°C, hydrogels reached complete dryness within approximately 2 hours. After preparation and characterization of mechanically stable and homogenous PVP/KC hydrogels, their usability for biomedical applications as wound dressing was investigated in the third part of the study. For this purpose, examination of acidity/alkalinity (pH) and electrical conductivity of the aqueous extracts of hydrogels were performed. The fluid retention test was designed in order to determine how the wound dressings perform under more extreme conditions. Bioadhesion strength of the hydrogels to human skin was also measured. All these preliminary laboratory tests showed that, PVP/KC hydrogels prepared in this work can be considered as potential new wound dressing systems and be used particularly in therapeutic applications for the purpose of burn and wound healing.
Benzer Tezler
- Poli(n-vinil-2-pirolidon)/kitosan interpolimer komplekslerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of Poly(n-vinyl-2-pyrrolidone)/chitosan interpolymer complexes
ALİ ALASLAN
- Sodyum aljinatın poli (vinil alkol), poli (N-vinil-2-pirolidon), poli (etilen oksit) ile interpolimer komplekslerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of interpolymer complexes of sodium alginate with poly (vinyl alcohol), poly (n-vinyl-2-pyrrolidone), poly (ethylene oxide)
SERKAN DEMİRCİ
- Poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) stabilized nickel(0) nanoparticles as catalyst for hydrogen generation from the methanolysis of ammonia borane
Amonyak boranın metanolizinden hidrojen üretimini katalizleyen poli(N-vinil-2-pirolidon) ile kararlılaştırılmış nikel(0) nanokümeleri
NİHAN ZÜLAY KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- Radiation synthesis and characterization of poly(N-vinyl 2-pyrrolidone/itaconic acid/ethylene glycol dimethacrylate) hydrogels and their use in the drug delivery systems
Poli (N-vinil 2-pirolidon/itakonik asit/etilen glikol dimetakrilat) hidrojellerinin radyasyonla sentezi ve karakterizasyonu ve ilaç salım sistemlerinde kullanılması
ARZU YAKAR
- Preparation, characterization and determination of swelling characteristics of poly (N-vinly-2-pyrrolidone) and poly (N-vinly-2-pyrrolidone/persulfate hydrogels in water and urea solution
PVP ve PVP/persülfat hidrojellerinin hazırlanması, karakterizasyonu, su ve üre çözeltilerinde şişme davranışlarının incelenmesi
HATİCE KAPLAN
