Moleküler baskılı floresannanoparçacıkların sentezlenmesi ve sensörsistemlerinde kullanımlarının incelenmesi
Synthesis of molecularly imprintedfluorescent nanoparticles and their use insensor systems
- Tez No: 690912
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT BARSBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Son yıllarda üstün floresans özellikleri, fotokimyasal kararlılıkları ve farklı uygulama alanlarında kullanım kabiliyetleri lantanit (nadir toprak elementi) katkılı üst enerji dönüşümü yapabilen nanoparçacıkların (upconversion nanoparticles - UCNP) farklı birçok alanda ilgi çekmesine ve sıkça kullanılan kuantum dot ve organik boyalara kıyasla tercih edilmesine sebep olmuştur. UCNP yapıları, gün ışığında çıplak gözle görülebilecek şiddetli ışıma yapmaları, toksik olmamaları, yüksek foto kararlılık göstermeleri ve biyouyumlu olmaları gibi nedenlerle tıbbı görüntüleme, tedavi, ilaç salımı, adli bilimler gibi alanlarda sıklıkla kullanılmaktadırlar. Farklı geometri ve boyutlarda sentezlenebilen bu yapıların birçok sensör uygulamasında da başarılı bir şekilde kullanılabildiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında, β– fazına sahip iterbiyum (Yb) ve erbiyum (Er) katkılı sodyum itriyum florür (NaYF4) matrisi (β–NaYF4:Yb3+, Er3+) UCNP yapısı olarak sentezlenmiştir. Azoik bir boyar madde olan basic red 9 (BR9) molekülü, model bir bileşik olarak seçilmiş ve bu bileşiğe özgü moleküler baskılı polimer (MBP) ile UCNP yüzeyi modifiye edilmiş ve UCNP temelli floresan bir sensör sistemi geliştirilmiştir. Tez kapsamında UCNP'lerin farklı hidrotermal yöntemler ile sentezleme süreci optimize edilmiş, en uygun sentez yöntemi belirlenmiş ve elde edilen bu nano yapıların karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen UCNP'lerin yüzeyleri, 3 farklı yöntem ile MBP tabakası ile kaplanmış ve en uygun modifikasyon yöntemi tespit edilmiştir. Belirlenen en uygun yöntem kapsamında, UCNP yüzeyi önce tetraetilortosilikat (TEOS) ile ardından trietoksivinil silan (TEVS) ile modifiye edilmiş ve yüzeylere vinil grupları kazandırılmıştır. Bir sonraki adımda UCNP'lerin BR9 baskılı polimerik yapı ile kaplanması için monomer ve hedef molekül arasında oluşan kompleks kararlılığının spektroskopik yöntemler ile değerlendirilmesi ve tersinir katılmaayrılma zincir transfer (RAFT) polimerizasyonu tekniği ile moleküler baskılı polimer tabakanın UCNP etrafında oluşturulması çalışmaları yürütülmüştür. Elde edilen yapıların morfolojik özellikleri ve kimyasal yapıları fourier dönüşüm spektroskopisi-attenuated total relectance (ATR-FTIR), (aramalı elektron spektoroskopisi (SEM), taramalı elektron spektoroskopisi-enerji dağıtıcı X-ray (SEM-EDX), X ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), X-ray defraktometresi (XRD) gibi deneysel tekniklerle aydınlatılmıştır. Karakterizasyonları tamamlanan moleküler baskılanmış polimer ile kaplanmış UCNP yapılarının (MBP@UCNP) hedef molekül olan BR9'a karşı bağlanma, tanıyıcılık ve seçicilik performansları değerlendirilmiştir. MBP@UCNP yapılarının yüksek bağlanma kapasitesi ve tekrar kullanılabilirlik gösterdikleri ve diğer boyar maddelere oranla azoik hedef moleküle karşı tanıyıcılık ve seçimlilik sergiledikleri tespit edilmiştir. MBP@UCNP yapılarının en düşük tespit limiti (LOD) değeri 0.7 ppb bulunmuştur ki bu değer literatürle kıyaslandığında oldukça düşüktür. Geliştirilen sensör sisteminin performansı gerçek su numuneleri ile yapılan bağlanma çalışmaları ile de test edilmiştir. Yürütülen çalışmalar neticesinde, model olarak seçilen BR9 varlığında uygulanan yöntemin oldukça başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu durum, farklı hedef moleküllere özgü sensör sistemlerinin benzer deneysel tekniklerle geliştirilebileceğine yönelik önemli bir potansiyel arz etmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, lanthanide-doped nanoparticles (upconversion nanoparticles - UCNP) have attracted much attention in many different areas because of their superior fluorescence properties, photochemical stability and ability to use in different application areas and they have been preferred over commonly used quantum dot and organic dyes. UCNPs are frequently used in medical imaging, treatment, drug release, forensic sciences, etc. due to their visibility in daylight with naked eyes, strong irradiation properties, non-toxicity, high photo stability, biocompatibility and highly efficient usage. UCNPs of different geometries and sizes can also be used successfully in many sensor applications. In this thesis, ytterbium (Yb) and erbium (Er) doped sodium yttrium fluoride (NaYF4) matrix (β–NaYF4: Yb3+, Er3+) was synthesized as the UCNP structure. The basic red 9 (BR9) molecule, which is an azoic dye, has been selected as a model compound and the UCNP surface was modified with this compound-specific molecularly printed polymer (MIP) and a UCNP-based sensor system has been developed. The synthesis of UCNPs was optimized using different hydrothermal methods, the most suitable synthesis method was determined, and the characterization studies of these nanostructures were carried out. To use the synthesized UCNPs in the sensor system, their surfaces were covered by MIP layer by 3 different methods and the most suitable modification method was determined. In the optimum procedure, UCNP was first modified with tetraethylorthosilicate (TEOS), then with triethoxyvinyl silane (TEVS) to enrich the surface in vinyl groups. In the next step, BR9 imprinted polymeric structure was covered to the surface via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization technique. Morphological properties and chemical structures of the obtained structures were evaluated with various experimental techniques such as fourier transform infrared spectrometer- attenuated total reflectance (ATR-FTIR), scanning electron microscope (SEM), taramalı electron microscope-energy dispersive X-ray analyzer (SEMEDX), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and x-ray diffraction (XRD). The binding, recognition and selectivity performances of the molecularly imprinted polymer coated UCNP structures (MIP@UCNP) against the target molecule BR9 were evaluated. It was detected that the obtained MIP@UCNP structures exhibit high binding capacity and reusability and exhibit recognition and selectivity to the azoic target molecule in comparison to other dyes. The limit of detection (LOD) value of the MIP@UCNP was found as 0.7 ppb, which is quite low when compared to the literature. The performance of this sensor system was tested by binding studies with real water samples. It was seen that the method applied in the presence of model BR9 molecule yielded very successful results. The results obtained are promising as they present significant potential for the development of novel sensor platforms specific to different target molecules by carrying out similar experimental techniques.
Benzer Tezler
- Üzüm suyu ve/veya şarap endüstrisi atıklarından fenolik bileşiklerin moleküler baskılı polimerlerle derişiklendirilmesi
Concentration of phenolic compounds with molecularly imprinted polymers from waste of grape juice and/or wine industry
SEDA ÖZEN
- Aspartamın yapay reseptörlere dayalı moleküler baskılı polimerleri ve moleküler modellenmesi
Artificial receptors based on molecularly imprinted polymers for aspartame and molecular modeling
YUNUS SEVİNDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyokimyaNamık Kemal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YELDA YALÇIN GÜRKAN
YRD. DOÇ. DR. AYSU YARMAN
- Moleküler baskılı polimerik nanomalzemelerin optik biyotarayıcı uygulamaları için tasarım ve üretimi
Design and production of molecularly imprinted polymeric materials for optical biosensing applications
ZEHRA OLUZ
Doktora
Türkçe
2019
BiyoteknolojiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE DURAN DURMUŞ
- Voltammetric determination of some organic compounds by modified electrodes with molecularly imprinted polymers
Moleküler baskılı polimerlerle modifiye edilmiş kimi elektrotlarla kimi organik bileşiklerin voltametrik tayini
FADİM YEMİŞ
- Dİ (2-Etilhekzil) fitalat baskılı polimerlerin PE/PP dokumasız kumaşlara iyonlaştırıcı radyasyon kullanılarak aşılanması
Grafting of DI (2-Ethylhexyl) phthalate imprinted polymers on PE/PP non-woven fabrics by using ionization radiation
BEGÜM AYDEMİR
