Yüzeyde ışıkla başlatılan pet-atrp ve arayüz aracılı raft polimerleşme kombinasyonu ile sıcaklık ve ışık duyarlı karışık polimer fırçaların sentezi: Hücre tabakası hazırlama ve ayırma durumu
Synthesis of thermo- and photoresponsive mixed polymer brushes via combination of surface initiated pet-atrp and interface mediated raft polymerization: Cell sheet preparation and detachment state
- Tez No: 560658
- Danışmanlar: PROF. DR. TUNCER ÇAYKARA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Bu çalışmada, poli(2-(2-metoksietoksi) etil metakrilat) [poli(MEO2MA)] ve poli(N-[4-[(4-nitrofenil) azo] fenil akrilamit)'ten [poli(NPAPAA)] oluşan bir dizi sıcaklık ve ışık duyarlı karışık polimer fırçalar, yüzeyde ışıkla başlatılan elektron transferli atom transfer radikal polimerleşmesi (PET-ATRP) ve arayüz aracılı tersinir katılma-ayrılma zincir transfer (RAFT) polimerleşmesi kombinasyonu ile silisyum yüzeyine aşılandı. Karışık polimer fırçalar beş ardışık basamakta sentezlendi: (i) daha önce sentezlenmiş (3-aminopropil) trietoksisilan-2-bromoizobütiril bromür (APTES-BIBB) ve (3-aminopropil) trietoksisilan-t-bütoksikarbonil (APTES-t-BOC) karışımlarının Si-OH yüzeyine kendiliğinden oluşan tek tabakalı koşullarda bağlanması, (ii) poli(MEO2MA) birimlerinin yüzeyde ışıkla başlatılan PET-ATRP yöntemiyle sentezi, (iii) poli(MEO2MA) birimlerinin zincir uçlarındaki -Br atomları ile biyouyumlu maleimit molekülünün yer değiştirmesi, (iv) APTES-t-BOC moleküllerinden t-BOC gruplarının uzaklaştırılması RAFT ajanının APTES moleküllerine bağlanması ve (v) poli(NPAPAA) birimlerinin arayüz aracılı RAFT polimerleşmesi ile sentezidir. Karışık tek tabakaların yüzey bileşimi, çözelti karışımındaki APTES-BIBB ve APTES-t-BOC moleküllerinin mol kesirlerinin sistematik olarak değiştirilmesiyle ayarlandı. Bu moleküllerin yüzey mol kesirleri Israelachvili-Gee modeliyle analiz edilen su temas açısı verileri ve ayrıca X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ölçümleri ile belirlendi. Polimerleşme çözeltilerinde oluşan serbest poli(MEO2MA) ve poli(NPAPAA) homopolimerlerinin mol kütleleri 1H-nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisiyle belirlendi. Karışık polimer fırçaların yüzey morfolojileri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile incelendi. Karışık polimer fırçaların aşılanma yoğunluğu (σ, zincir nm-2) ve zincirler arası uzaklık (D, nm) değerleri yüzey derişimine bağlı olarak sırasıyla 0,49-0,60 zincir nm-2 ve 1,60-1,46 nm aralığında bulundu. Bu durumun yüzeydeki polimer zincirlerinin bağlanma yoğunluğunun yüksek olduğunu işaret etmektedir. Polimer fırçaların yüzey bileşimine bağlı olarak, alt kritik çözünme sıcaklıkları (LCST), trans-cis ve cis-trans geçiş süreleri sırasıyla 24,6-29,2 ℃, 9-13 dk ve 6-18 dk aralıklarında bulundu. Ayrıca, yüzey bileşimi ΧBIBB(Yüz)=0,82 olan karışık polimer fırça, MC3T3-E1 fare ön osteoblast hücre tabakalarının oluşum ve ayrılma durumunda kullanım için optimum sıcaklık ve ışığa duyarlı özelliklere sahip substrat olarak seçildi. Substrat yüzeyinde oluşan hücreler sıcaklık düşürmeyle %99,05±0,45 ve ışınlamayla 99,5±0,45% oranında geri kazanıldı. Bu deneysel bulgular, hücre tabakası hazırlama ve ayırma durumu için sıcaklığa ve ışığa duyarlı biyoreaktif yüzeylerin hazırlanmasında moleküler seviyede temel bilgiler sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a series of temperature and light sensitive mixed polymer brushes consisting of poly(2-(2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate) [poly(MEO2MA)] and poly(N-[4-[(4-nitrophenyl) azo] phenyl] acrylamide) [poly(NPAPAA)] were grafted from silicon wafer via combination of surface-initiated photoinduced electron transfer-atom transfer radical polymerization (PET-ATRP) and interface-mediated reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. The mixed polymer brushes were synthesized in five consecutive steps: (i) coupling of previously synthesized (3-aminopropyl) triethoxysilane-2-bromoisobutyryl bromide (APTES-BIBB) and (3-aminopropyl) triethoxysilane-t-butoxycarbonyl (APTES-t-BOC) mixtures to the Si-OH surface under self-assembly monolayer conditions (ii) synthesis of poly(MEO2MA) units via surface-initiated PET-ATRP (iii) substitution of poly(MEO2MA) with the terminal –Br atoms with the biocompatible maleimide molecule (iv) removal of the t-BOC group from APTES-t-BOC and bonding of the RAFT agent to APTES (v) synthesis of poly(NPAPAA) units via interface-mediated RAFT polymerization. The surface compositions of the mixed monolayers were adjusted by systematically varying the mole fraction of APTES-BIBB and APTES-t-BOC molecules in the binary deposition solutions. Their surface mole fractions were determined by the water contact angle data analyzed with the Israelachvili-Gee model and also by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements. The molecular weights of free poly(MEO2MA) and poly(NPAPAA) formed in the polymerization solutions were measured using 1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). The surface morphologies of the mixed polymer brushes were investigated by atomic force microscope (AFM). The grafting density (σ, chains nm-2) and the average distance between grafting points (D, nm) of the mixed polymer brushes were in the range of 0.49-0.60 chains nm-2 and 1.60-1.46 nm, respectively, depending on the surface compositions, indicating high grafting densities. The polymer brushes, the lower critical solution temperatures (LCSTs), trans-cis transition and cis-trans transition times were in the range of 24.6-29.2 oC, 9-13 min and 6-18 min, respectively, depending on the surface composition. Further, the mixed polymer brush with surface composition being Χ_BIBB(Surf.) = 0.82 was selected as the substrate having optimum temperature and light sensitive properties for using on the MC3T3-E1 mouse pre-osteoblast cell sheets formation and detachment state. After sterilization of the substrate surface, MC3T3-E1 mouse pre-osteoblast cell sheets was cultured and cell sheet formation and detachment were examined using both temperature reduction and irradiation methods. The cells on the substrate were recovered as 99.05±0.45% and 83.95 ± 0.58% by temperature reduction and irradiation methods, respectively. These experimental findings provided basic information at the molecular level in the preparation of temperature and light sensitive bioreactive surfaces for cell sheet preparation and detachment state.
Benzer Tezler
- Synthesis of conjugated polymers through light- induced step-growth polymerization
Işıkla başlatılmış kademeli büyüme polimerizasyon yoluyla konjuge polimerlerin sentezi
TUĞBA ÇELİKER
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
PROF. DR. BARIŞ KIŞKAN
- Biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek fonksiyonel polimerik yapıların hazırlanması
Preparation of utilizable functional polymeric structure in biomedical applications
GÖZDE DEVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Işık ile uyarılarak kendini onaran polimerik ince filmler
Light induced self-healing polymer thin films
ZEHRA ONGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiGazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER ÇAYKARA
- Semiconductor nanoparticles as heterogeneous photoinitiators for conventional and controlled radical polymerizations
Konvansiyonel ve kontrollü radikal polimerizasyonları için yarı iletken nanoparçıkların heterojen fotobaşlatıcı olarak kullanımı
SAJJAD DADASHI SILAB
- Synthesis, characterization and applications of fluorine containing maleimide polymers
Flor içeren maleimid polimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
İPEK KAYALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUBA ÇAKIR ÇANAK