FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "435" ile FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeEnzimatik Olarak Sentezlenmiş Polikaprolakton Bazlı Antibakteriyel Amfifilik Polimerler(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-02-27) Kaya, Nazif Uğur ; Güvenilir, Fatoş Yüksel ; 10141157 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and TechnologyPolikaprolakton (PKL) bazlı amfifilik polimerler, enzimatik halka açılım polimerizasyonunun (eROP) fotopolimerizasyon veya atom transfer radikal polimerizasyon (ATRP) yöntemleri ile beraber kullanılarak sentezlenmiştir. ɛ-kaprolaktonun (KL) eROP yöntemi ile polimerizasyonu reaksiyonunda ester içeren nükleofilik başlatıcı kullanılarak oluşan yan reaksiyonlar incelenmiştir. Reaksion süresi, başlatıcı/lakton oranı ve reaksiyon sıcaklığı ile başlatıcı/lakton oranının sinerjik etkilerinin bu yan reaksiyonlara, dolayısıyla uç grup oluşumlarına etkileri incelenmiştir. Nükleofilik başlatıcı olarak 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) ve biyokatalizör olarak Novozyme-435 (N435) immobilize lipaz enzimi kullanılmıştır. PKL bazlı amfifilik polimerlerin elde edilmesinde üç farklı yönteme başvurulmuştur. Birinci yöntemde yukarıda bahsedilen yan reaksiyonlardan faydalanılarak iki ucu da metakrilat içeren PKL bazlı makromonomer sentezlenmiştir. Reaksiyonun başlangıcında su nükleofilik başlatıcı olarak görev yapmıştır. Bununla birlikte etilen glikol dimetkrilat (EGDMA) da N435 tarafından parçalanmıştır. Reaksiyonun başlamasından bir süre sonra ortamdaki suyun vakumla uzaklaştırılması ile birlikte metakrilat fonksiyonel grupları PKL zincirlerinin uç gruplarına eklenmiştir. Elde edilen PKL’ nin, HEMA ve metakrilat uç gruplarının yanı sıra farklı hidroksil uç gruplarını da çeşitli kombinasyonlar oluşturacak şekilde içerdiği görülmüştür. Dolayısıyla, bu PKL karışımı dimetakrilatlı polikaprolakton (DMPKL) olarak adlandırılmıştır. Bir sonraki aşamada, poli(etilen glikol) metil eter metakrilat-950’ nin (PEGMA-950) fotopolimerizasyon reaksiyonunda, DMPKL ve trimetilpropan triakrilat (TMPTA) beraber çapraz bağlayıcı olarak ve ışık yayan diyot-ultraviyolet (LED-UV) kullanılmıştır. Amfifilik ağsı yapıların oluşturulduğu bu yöntemde Irgacure-819’ a fotobaşlatıcı olarak başvurulmuştur. PKL bazlı amfifilik yapıların elde edilmesi için diğer bir yöntem, hidroksil fonksiyonel gruplu Irgacure-2959 fotobaşlatıcısı, CL’ nun enzimatik polimerizasyonunda nükleofilik başlatıcı olarak kullanılmıştır. Böylece bir ucu fotobaşlatıcı, diğer ucu ise hidroksil fonksiyonlu PKL bazlı makrofotobaşlatıcı elde edilmiştir. Elde edilen makrofotobaşlatıcı, bütil akrilat (BuA), benzil akrilat (BzA), tetrahidrofürfüril akrilat (THFA), 2,2,2-trifloroetil akrilat (TFEA), 2-hidroksietil akrilat (HEA) ve poli(etilen glikol) metil eter akrilat-480 (PEGMEA-480) monomerlerinin UV polimerizasyonunda kullanılmıştır. Üçüncü yöntem olarak da, ATRP yöntemi ile önce PKL ve PEGMEA-480 içeren diblok kopolimeri, daha sonradan bu diblok kopolimer kullanılarak sülfobetain metakrilat (SBMA) tekrarlanan ünitelerini içeren triblok kopolimeri sentezlenmiştir. Bunun için önceden eROP yöntemi ile sentezlenen PKL, 2-bromoizobütiril bromit ile fonksiyonlandırılarak makrobaşlatıcıya dönüştürülmüştür. Yukarıda bahsedilen polimerik yapılar 1H nükleer magnetik rezonans (NMR), fourier transform kızılötesi spektroskopi-azaltılmış toplam yansıma (FTIR-ATR), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), boyut dışlama kromatografisi (SEC) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Antibakteriyel özellikler ise zon inhibisyonu testi ile analiz edilmiştir. Enzimatik halka açılım polimerizasyonu yöntemi ile metakrilat bazlı başlatıcı kullanılarak gerçekleştirilen PKL makromonomeri sentezi reaksiyonunda ana ve yan reaksiyonlar incelendiğinde, N435 lipaz katalizörünün, hem enzim-monomer kompleksini oluşturduğu hem de hidroksil fonksiyonel gruplu ester grubu içeren metakrilat başlatıcıdaki (HEMA) ester bağlarını parçalayarak yan reaksiyonlara sebep olacak ürün oluşturduğu görülmüştür. Bu çalışmalar ışığında, daha düşük monomer dönüşümü göz önüne alınarak reaksiyon sürelerinin de kısaltılması, yan reaksiyonların azaltılmasında bir başka yöntem olabilir. N435 enziminin ester içeren başlatıcılara karşı yüksek aktivitesinden faydalanılarak iki ucu da metakrilat içeren PKL makromonomeri sentezlenmiştir. Bu sentez yönteminin ilk bölümde gerçekleştirilen enzimatik sentezlerden farkı; ilk aşamada polimerizasyonun, monomer, enzim ve reaktörün içerisinde bulunan eser miktardaki suyun başlatıcı olarak kullanılması, daha sonra reaktöre yüksek vakum uygulayarak bu suyun ortamdan uzaklaştırılması ve enzimin ortamda bulunan metakrilat bazlı monomerik çapraz bağlayıcıyı (EGDMA) parçalayarak PKL’ nin iki ucuna eklemesidir. Bu şekilde sentezlenen dimetakrilatlı, çapraz bağlayıcı özellikli DMPKL, ultraviyolet polimerizasyonuna tabi tutularak PEGMA-950 ile amfifilik kopolimerleri sentezlenmiştir. Sabit triakrilat çapraz bağlayıcı konsantrasyonunda; PEGMA-950 ve DMPKL makromonomerlerinin konsantrasyonları (0.00, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00) değiştirildiğinde, her iki monomerin dönüşümü değerlendirildiğinde PEGMA-950 ve DMPKL birlikte kullanıldığı durumlarda, amfifilik kopolimerler elde edildiği gözlenmiştir. Aksi durumda, monomer dönüşümleri düşük çıkmaktadır. İkinci yaklaşım olarak amfifilik polimerlerin elde edilmesinde, enzimatik olarak PKL bazlı makrofotobaşlatıcı sentezi gerçekleştirilmiş ve fotopolimerizasyon yöntemi ile BuA, BzA, THFA, TFEA, HEA ve PEGMEA-480 monomerleri ile polimerizasyon reaksiyonları incelenmiştir. En yüksek polimerizasyon verimi benzil akrilat monomeri ile sağlanmıştır. Aynı zamanda, PEGMEA-480 ve HEA ile PKL bazlı amfifilik yapılar farklı bir yolla sentezlenebilmiştir. Sentezlenen amfifilik polimerlerin oda sıcaklığında jel formunda olması, DSC analizlerine göre düşük camsı geçiş noktası değerlerine sahip olması, kauçuğumsu yapıda oldukları, ana maddelerine göre amorf yapılarının arttığı ve bu nedenle biyomedikal uygulamalarda kullanılabilir olmasını sağlamaktadır. Son yaklaşım olarak, PEGMEA-480 ve SBMA içeren diblok ve triblok amfifilik kopolimerler sentezlenmiştir. ATRP yöntemi ile amfifilik diblok ve triblok kopolimerlerin daha kontrollü bir şekilde sentezlenmeleri hedeflenmiştir. Bunun için enzimatik olarak sentezlenmiş PKL önce 2-bromoizobutiril bromit ile ATRP makrobaşlatıcısına dönüştürülmüş ve PEGMEA-480 makromonomerinin ATRP reaksiyonu sonucu AB tipli P(KL)n-b¬-P(PEGMEA)m diblok kopolimeri elde edilmiştir. AB tipli kopolimer de yine makrobaşlatıcı olarak kullanılarak SBMA monomerinin ATRP reaksiyonu gerçekleştirilmiş ve ABC tipli P(KL)n-b¬-P(PEGMEA)m-b-P(SMBA)k triblok kopolimeri elde edilmiştir. PEGMEA-480 makromonomerinin polimerizasyon verimi 1H NMR yöntemi ile hesaplanabilmiştir, ancak triblok kopolimerinin çözünürlük probleminden dolayı 1H NMR’dan yalnızca kopolimerin varlığı ispatlanmış, ancak polimerizasyon verimi hesaplanamamıştır. Sentezlenmiş olan polimerik yapıların antibakteriyel özellikleri zon inhibisyon metodu ile incelenmiştir. PKL bazlı makrofotobaşlatıcı kullanılarak elde edilen PEGMEA-480 makromonomerinin fotopolimerizasyon ürünü Staphylococcus aureus (S. aureus) (Gram pozitif) ve Escherichia coli (E. coli) (Gram negatif) bakterilerine karşı antibakteriyel etki göstermiştir. Aynı şekilde enzimatik ve ATRP yöntemlerinin kombinasyonu ile elde edilen AB tipi P(KL)n-b¬-P(PEGMEA)m diblok kopolimeri de bu iki bakteriye karşı antibakteriyel özellik göstermiştir. Bunun yanında, yine AB tipli diblok kopolimeri kullanılan ABC tipi P(KL)n-b¬-P(PEGMEA)m-b-P(SMBA)k triblok kopolimerinin yalnızca S. aureus’a karşı antibakteriyel etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu polimerlerin Aspergillus niger (A. niger) mikroorganizmasına karşı antifungal etkisi gözlemlenememiştir. Elde edilen diğer polimerik yapılarda ise bahsi geçen mikroorganizmalara karşı antibakteriyel ve antifungal nitelik bulunamamıştır. PEGMEA-480 makromonomeri ve PKL içeren amfifilik yapıların antibakteriyel özellik göstermesi, PEGMEA-480 makromonomerinin yoğun bir şekilde tekrarlanan üniteler halinde polimerik yapıların içerisinde yer alabilmesinden kaynaklanmaktadır. Kullanılan polimerizasyon yöntemleri ve antibakteriyel testler, enzimatik halka açılım polimerizasyonunun ATRP veya ultraviyole polimerizasyonu yöntemleri ile kombinasyonları ile antibakteriyel polimerlerin sentezlenebildiğini göstermektedir. Bu, polimerlerin antibakteriyel özellik isteyen biyomedikal uygulamalarda (yara örtüsü, kateter) ve denizcilik uygulamalarında (boya hammaddesi) kullanılabilir olduğunu göstermektedir. İleride yapılacak yeni çalışmalarda bu bulgular yol gösterici olacaktır.