Preparation of poly(vinyl pyrrolidone) nanogels by radiation-induced crosslinking of dilute aqueous solutions
Poli(vinil pirolidon)?un seyreltik sulu çözeltilerinden radyasyonla başlatılan çapraz bağlanma yöntemi ile nanojel elde edilmesi
- Tez No: 284621
- Danışmanlar: PROF. DR. OLGUN GÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Nanojeller çapları yaklaşık 1-100 nm arası olan ve uygun çözücüde şişebilen molekül-içi çapraz bağlı yapılardır. Poli(vinil pirolidon) (PVP) (Mw = 1.278 ± 0.023 x 106 g mol-1) nanojellerinin hazırlanmasında radyasyonla başlatılan çapraz bağlanma yöntemi, herhangi bir monomer, başlatıcı, çapraz-bağlayıcı ajan ya da diğer katkı maddelerinin kullanım gerekliliğinin ortadan kaldırılması sayesinde daha temiz materyaller elde edilmesine ve çapraz bağlanma derecesinin kontrolüne olanak sağladığı için tercih edilmiştir. PVP nanojelleri seyreltik sulu çözeltilerinden elektron demeti (e-demeti) ve gama ışınlamasıyla elde edilmiştir. Hazırlanan nanojeller dinamik ışık saçılması (DLS), büyüklükçe ayırma kromatografisi (GPC) teknikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak karakterize edilmiştir.Nanojellerin parçacık boyutu özellikle biyomedikal alandaki uygulamaları için oldukça önemlidir. Bu çalışmada, PVP nanojellerinin parçacık boyutunu kontrol etmek için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Sulu PVP çözeltilerinin çözelti termodinamiğini kontrol etmek polimer yumak boyutlarının kontrol edilebilmesini sağlar. Polimer yumakları, elde edilecek PVP nanojellerinin başlangıç noktası olduğundan, bu kontrol aynı zamanda nanojellerin boyut kontrolünü de mümkün kılmaktadır. Çözeltideki polimer yumaklarının boyutlarını kontrol etmek amacıyla, ayrı çalışmalarda, denatüre edici ajan olan guanidinyum sülfat (GS) ve PVP için çöktürücü olan aseton (Ac) kullanılmıştır. GS varlığında hazırlanan PVP çözeltilerinin viskozimetrik ölçümleri sonucunda limit viskozite sayısında 12.61'den (su) 2.87 dL/g'a (2.0 M GS) keskin bir düşüş gözlenmiştir. Kullanılan denatüre edici ajanlar içerisinde (tiyoüre, guanidinyum karbonat ve GS) en keskin düşüşün GS'ta gözlenmesi sebebiyle deneylere GS ile devam edilmiştir. Limit viskozite sayısındaki bu düşüş, PVP ve su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının bozulması ve polimer yumağının büzülmesi sonucu gözlenmiştir. Sonrasında, ilgili polimer çözeltilerinden e-demeti ışınlaması ile PVP nanojelleri hazırlanmıştır. Ancak, DLS sonuçları nanojellerin büyüklüklerinin artan GS derişimleri ile sistematik bir değişim göstermediğini ortaya koymuştur.Çalışmanın diğer aşamasında, aseton çöktürücü olarak kullanılmış ve asetonun ışınlanmamış PVP yumak boyutları üzerindeki etkisi DLS tekniği kullanılarak tespit edilmiştir. Işınlanmamış PVP için yumak boyutlarında 63 nm'den (0.0 Ac/su) 51 nm'ye (0.66 Ac/su) bir düşüş gözlenmiştir. Aseton/su ikili sistemleri varlığında PVP çözeltilerinden gama ışınlamasıyla nanojeller hazırlanmıştır. Çöktürücü miktarının artmasıyla polimer-polimer etkileşimleri artar ve polimer yumağında büzülme gerçekleşir. Sonuçta, aynı PVP zinciri üzerinde radikaller arası uzaklığın daha az olması sistemin molekül-içi çapraz bağlanmayı tercih etmesine yardımcı olur. Bu nedenle, artan aseton miktarıyla daha küçük boyutlarda nanojeller elde edilmiştir. Toplam absorplanan dozun nanojel boyutunu veya boyuta dayalı polidispersite indeksini (PDI) değiştirmediği gözlenmiştir. 2 mg/mL derişime sahip, sadece su içerisinde hazırlanmış PVP çözeltilerinin ışınlanması sonucu moleküller-arası çapraz bağlanma ve mikrojelleşme nedeniyle boyutları yaklaşık 230 nm olan nanojeller elde edilmiştir. Ancak, çözücü/çöktürücü sistemler içerisinde hazırlanmış olan tüm nanojellerin boyutları 56-44 nm arasındadır; sistem sadece nanojelleşme ile sonuçlanmıştır. Ek olarak, ikili sistemlerden hazırlanan nanojellerin PDI değerleri 0.20-0.23 arası değişirken su içerisinde hazırlanan nanojeller için PDI değerleri 0.31-0.38 arasındadır. Nanojellerin boyutları ve PDI değerlerindeki bu düşüş aynı zamanda GPC sonuçlarında da gözlenmiştir. Nanojel oluşumu ilk defa GPC tekniği kullanılarak karakterize edilmiştir. GPC sonuçları DLS analizlerinden alınan sonuçlarla tamamen örtüşmektedir.Sadece su içerisinde hazırlanan PVP nanojelleri için polimer derişiminin ve radyasyon kaynağı türünün etkisi araştırılmıştır. İlk defa aynı polimer için gama ve e-demeti ışınlamasının nanojel boyutuna etkisi kıyaslamalı olarak çalışılmıştır. e-demeti ile ışınlanmış örneklerde artan toplam absorplanan doz ile nanojel boyutlarında 59 nm'den 46 nm'ye sistematik bir düşüş gözlemiştir. Diğer yandan, gama ile ışınlanmış örnekler için nanojel boyutlarının toplam absorplanan doza duyarlı olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca, farklı polimer derişimlerinde çalışılmış ve 1 mg/mL'den daha yüksek derişime sahip örneklerde önemli ölçüde moleküller-arası çapraz bağlanma gözlenmiştir. 1 mg/mL derişime sahip, e-demeti ve gama ile ışınlanmış örnekler AFM ve SEM kullanılarak karakterize edilmiştir. 1 mg/mL, gama ile ışınlanmış örneğin AFM ve SEM görüntüleri, hazırlanan nanojellerin yaklaşık 80 nm çapa sahip, küresel ve oldukça homojen olduklarını göstermiştir. AFM ve SEM sonuçları da DLS verileriyle uyumludur.
Özet (Çeviri)
Nanogels are intramolecularly crosslinked particles with equivalent diameters of approximately 1 to 100 nm exhibiting network structures that can swell in a suitable solvent. Radiation induced synthesis method was chosen to prepare poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) (Mw = (1.278 ± 0.023) x 106 g mol-1) nanogels because of not requiring monomers or additives (initiator, catalyst, etc.), thus providing the possibility to produce clean materials and to control the degree of crosslinking. PVP nanogels were synthesized by using either electron beam (e-beam) or gamma irradiation from its dilute aqueous solutions. Nanogels synthesized were characterized by using dynamic light scattering (DLS), gel permeation chromatography (GPC), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) techniques.A novel approach to control the particle size of PVP nanogels, which is of great importance for their applications in biomedical field, is proposed. Controlling the solution thermodynamics of aqueous PVP solutions is a way to control the size of polymer coils which will be the precursor of corresponding gels. In order to have a control on the sizes of polymeric coils in solution, in separate studies, guanidinium sulfate (GS) as a denaturing agent, and acetone (Ac) as a non-solvent were used. GS was chosen to be the most effective denaturing agent among the others, thiourea and guanidinium carbonate. Viscosimetric measurements of PVP solutions prepared in the presence of GS showed that there was a clear decrease in limiting viscosity numbers with increasing concentration of GS from 12.61 (water) to 2.87 (2.0 M GS) dL/g due to the disruption of hydrogen bonds between PVP and water molecules. PVP nanogels were prepared from corresponding solutions with e-beam irradiation. The DLS results showed that however there was no systematical change in the sizes of nanogels with the increasing concentration of GS. Moreover acetone was used as a non-solvent and its effect on unirradiated PVP coil sizes was determined by DLS technique. A decrease in coil size was observed from 63 nm (0.0 Ac/w) to 51 nm (0.66 Ac/w) for unirradiated PVP. Nanogels were prepared from acetone/water mixtures by using gamma irradiation. As the amount of non-solvent increases polymer-polymer interactions are increased and the contraction of coils help the system prefer intramolecular crosslinking due to shorter inter-radical distances on the same PVP backbone, thus, smaller nanogels were obtained with increasing amount of acetone. It was observed that the total absorbed dose didn?t affect the size or size based polydispersiy index (PDI) of PVP nanogels. For 2 mg/mL concentration, PVP nanogels prepared in water underwent intermolecular crosslinking and microgelation was observed reaching sizes of approximately 230 nm. However all the nanogels prepared in binary mixtures ended up with nanogelation and obtained in the size range 56 to 44 nm. Additionally, PDI values were betweeen 0.20 and 0.23 for PVP nanogels prepared from binary mixtures, but for the nanogels prepared in water they were between 0.31 and 0.38. This decrease in size and polydispersity was also observed by GPC analysis. For the first time, nanogel formation was characterized by using GPC technique. GPC results perfectly fit with the experimental data taken from DLS.Effect of polymer concentration and effect of type of radiation source was studied for aqueous systems. For the first time a comparative study of gamma and e-beam irradiation was made on the same polymer. The sizes of 1 mg/mL, e-beam irradiated samples showed a systematical decrease from 59 to 46 nm with increasing total absorbed dose. On the other hand, sizes of 1 mg/mL, gamma irradiated samples showed no sensitivity to total absorbed dose. Furthermore, different polymer concentrations were studied and for concentrations higher than 1 mg/mL intermolecular crosslinking was observed. 1 mg/mL samples irradiated with either e-beam or gamma were characterized by AFM and SEM. The AFM and SEM micrographs of 1 mg/mL, gamma irradiated sample showed that the nanogels are spherical and very homogeneous with diameters of approximately 80 nm. AFM and SEM results were also consistent with DLS data.
Benzer Tezler
- Sulu ortamda radyasyonla başlatılan çapraz bağlanma ile interpolimer komplekslerden nanojel hazırlanması, karakterizasyonu ve farmasötik kullanımı
Preparation of nanogels by radiation-induced cross-linking of interpolymer complexes in aqueous medium, their characterization and pharmaceutical use
MOHAMMADREZA GHAFFARLOU
- Gama ışınları ile başlatılan raft polimerizasyonu ile poli(akrilik asit) (PAA) - poli(n-vinil pirolidon) (PVP) blok kopolimerlerinin sentezi ve nanojellerinin hazırlanması
Synthesis of poly(acrylic acid) (PAA) - poly(n-vinyl pyrrolidone) (PVP) block copolymers by gamma ray initiated raft polymerization and preparation of their nanogels
SEMİHA DUYGU SÜTEKİN
- Synthesis of poly(vinyl pyrrolidone-B-vinyl alcohol) double hydrophilic block copolymers for direct preparation of core-shell magnetic nanoparticles
Çekirdek-kabuk manyetik nanotaneciklerin hazırlanması için poli(vinil pirolidon-B-vinil alkol) çifte hidrofilik blok kopolimer sentezi
GÜLCE ÖNGÖR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZ
- Synthesis and characterization of water soluble polymer stabilized transition metal(0) nanoclusters as catalyst in hydrogen generation from the hydrolysis of sodium borohydride and ammonia borane
Suda çözünür polimerle kararlılaştırılmış geçiş metal(0) nanokümeleri: Hazırlanması, tanımlanması ve sodyum borhidrür ve amonyak boranın hidrolizinden hidrojen eldesinde katalitik etkinlikleri
ÖNDER METİN
- Akrilonitrilin poliakrilik asit varlığında kimyasal ve elektro kimyasal yöntemlerle yükseltgen graft kopolimerizasyonu
Başlık çevirisi yok
HAMİT YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ