Synthesis and self assembly of poly(2-isopropyl-2-oxazoline)-b-poly(2-phenyl-2-oxazoline)-b-poly(2-isopropyl2-oxazoline)
Poli(2-izopropil-2-oksazolin)-b-poli(2-fenil-2-oksazolin)-b-poli(2-izopropil-2-oksazolin) sentezi ve kendiliğinden yapılanması
- Tez No: 772196
- Danışmanlar: PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Polimerzomlar, amfifilik polimerlerin kendiliğinden birleşmesi yoluyla oluşan polimerik veziküllerdir. Hidrofilik ve hidrofobik ilaçların eş zamanlı salımını gerçekleştirebilen taşıyıcılar ya da yüksek konsantrasyonda reaktif enzimler içeren kararlı bölmeye sahip nanoreaktörler olarak kullanılabilirler. Poli(2-alkil-2-oksazolinler) (PAOX'ler), biyouyumluluk, antifouling ve görünmezlik davranışı gibi önemli biyolojik özelliklerinden dolayı biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Ayrıca, kısa alkan yan zincirlerine sahip PAOX'lar, sıcaklığa duyarlı davranış sergileyerek PAOX'ları kontrollü salım uygulamaları için umut verici malzemeler haline getirir. PAOX ailesinden poli(2-izopropil-2-oksazolin) (PiPOX), insan vücudu sıcaklığına yakın sıcaklıklarda alt kritik çözelti sıcaklığı (LCST) tipi faz-geçişi davranışı nedeniyle dikkat çekmektedir. Bu tez çalışması, PAOX bazlı bir triblok kopolimerin, poli(2-izopropil-2-oksazolin)-b-poli(2-fenil-2-oksazolin)-b-poli(2-izopropil-2-oksazolin) sentezini rapor etmektedir. PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX, katyonik halka açma polimerizasyonu (CROP) yoluyla üç aşamalı sıralı monomer ilavesiyle elde edildi. PiPOX:PPhOX oranı 1H Nükleer Manyetik Rezonans (1H NMR) Spektroskopisi kullanılarak 1:1.7 olarak hesaplandı. PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX'un moleküler ağırlığı, Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC) ile belirlendi. Sayı-ortalama ve ağırlık-ortalama molekül ağırlıkları yaklaşık 8500 g/mol ve 9700 g/mol olarak bulundu ve polidispersite indeksi (PDI) 1.14 olarak hesaplandı. PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX'un kendi kendine yapılanması, çözücü değiştirme veya su içinde yağ içinde su ikili emülsiyon (W/O/W) yöntemleriyle sulu çözeltide tetiklendi. Kendiliğinden yapılanma ile elde edilen agregatların hidrodinamik boyutu, dinamik ışık saçılımı (DLS) tekniği ile ölçüldü. Çift emülsiyon yöntemiyle elde edilen parçacıkların (~219 nm), çözücü değiştirme yöntemiyle hazırlananlardan (~280 nm) daha küçük boyuta sahip olduğu gözlendi. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve floresan mikroskobu (FM) ile elde edilen görüntülerde, her iki yöntem için de agregatların polimerzom morfolojisine sahip olduğu görüldü. Suda çözünür PiPOX blokları, polimerzomların hidrofilik iç ve dış bölgesini oluştururken, hidrofobik PPhOX bloğunun, polimerzom membranı oluşturmaktadır. Sıcaklığın PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polimerlerinin sulu çözelti davranışı üzerindeki etkisi, DLS tekniği kullanılarak parçacıkların hidrodinamik boyutu ölçülerek incelendi. 40 °C'nin üzerinde, polimerzomların birleştiği, polimerzom kümeleri oluşturduğu ve bu etkileşimin geri döndürülemez olduğu gözlendi. Son olarak, model enzim olarak glukoz oksidaz (GOx) kullanılarak PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polimerlerinin enkapsülasyon kabiliyeti incelendi. TEM yöntemiyle, GOx'un polimerzomların iç bölgesinde hapsedildiği gösterildi. Özet olarak, bu tez çalışması, PAOX esaslı bir triblok kopolimerin sentezi, kendi kendine yapılanması ve sıcaklığa duyarlı sulu çözelti davranışı hakkında temel bilgi üretmiştir. PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polimerzomlarının enzimatik reaksiyonlar için sıcaklığa duyarlı nanoreaktörler olarak kullanımı, gelecek çalışmalarda daha detaylı olarak incelenecektir.
Özet (Çeviri)
Polymersomes are polymeric vesicles formed through self-assembly of amphiphilic polymers. They can be used as nanoreactors for providing a stable compartment with a high concentration of the reactive enzymes or nanocarriers which may simultaneously release hydrophilic and hydrophobic drugs. Poly(2-alkyl-2-oxazolines) (PAOXs) are used in biomedical applications due to their important biological properties such as biocompatibility, antifouling, and stealth behavior. Besides, PAOXs with short alkane side chains exhibit temperature responsive behavior, making them promising materials for controlled release applications. Among PAOX family, poly(2-isopropyl-2-oxazoline) (PiPOX) has attracted attention due to its lower critical solution temperature behaviour at temperatures close to human body temperature. This thesis study reports on synthesis of a PAOX-based triblock copolymer, namely poly(2-isopropyl-2-oxazoline)-b-poly(2-phenyl-2-oxazoline)-b-poly(2-isopropyl-2-oxazoline) (PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX), by a three-step sequential monomer addition through cationic ring opening polymerization (CROP). PiPOX:PPhOX ratio was calculated as 1:1.7 through 1H Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) Spectroscopy. Molecular weight of PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX was determined through Gel Permeation Chromatograpy (GPC). The number average and weight average molecular molecular weights were found as ~8500 g/mol and ~9700 g/mol with a polydispersity index (PDI) of 1.14. The self-assembly of PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX was triggered in aqueous solution through solvent shifting or water-in-oil-in water double emulsion (W/O/W) methods. Hydrodynamic size of the aggregates was measured through dynamic light scattering (DLS) technique. Aggregates obtained through double emulsion method (~219 nm) were smaller in size than those prepared through solvent shifting method (~280 nm). Transition electron microscopy (TEM) and fluorescence microscopy (FM) imaging showed polymersome morphology for the aggregates for both methods. Water soluble PiPOX blocks are suggested to form the hydrophilic inner and outer region of polymersomes, whereas the hydrophobic PPhOX block is expected to form the polymersome membrane. The effect of temperature on aqueous solution behaviour of PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polymersomes was examined by measuring the size of particles as a function of temperature using DLS technique. Above 40℃, polymersomes merged and formed polymersome clusters and this association among the polymersomes was found to be irreversible. Finally, encapsulation capability of PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polymersomes was examined using glucose oxidase (GOx) as a model enzyme. TEM imaging indicated that GOx was encapsulated in the inner core region of polymersomes. In summary, this thesis study generated fundamental information about synthesis, self-assembly and temperature-responsive aqueous solution behavior of a PAOX-based triblock copolymer. Use of PiPOX-b-PPhOX-b-PiPOX polymersomes as temperature-responsive nanoreactors for enzymatic reactions will be further explored in future studies.
Benzer Tezler
- Synthesis, aqueous solution behavior and layer-by-layer self-assembly of poly(2-alkyl-2-oxazoline)s
Poli(2-alkil-2-oksazolin) türevlerinin sentezi, çözelti davranışları ve katman-katman kendiliğinden yapılandırılması
EDA ÇAĞLI
Doktora
İngilizce
2019
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Yüzeyde başlatılan tersinir katılma-ayrılma zincir transfer polimerleşmesi ile silisyum disk yüzeyinde ph duyarlı poli(n,n-dimetilaminoetil metakrilat) fırçaların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of ph responsive poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] brushes on silicon disc by surface-initiated reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
GAMZE KARAKÖSE KEÇİLİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiGazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER ÇAYKARA
- İlaç taşıyıcı sistemlerde kullanılmak üzere kansere hedeflendirilmiş poli(2-etil-2-oksazolin) temelli nanopartiküllerin sentezleri ve karakterizasyonları
Synthesis and characterizations of cancer-targeted poly(2-ethyl-2-oxazoline) based nanoparticles for use in drug delivery systems
SEVGİ GÜLYÜZ
Doktora
Türkçe
2021
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Synthesis of conducting polymers and investigation of their electrical properties
İletken polimerlerin sentezi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
ESMA AHLATCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN