LEE- Kimya-Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 17
-
ÖgeOrganik asidürilerin tanısında kapiler elektroforez temassız iletkenlik dedektörü uygulamaları: Kemometrik deney tasarımı ile metot optimizasyonu(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-09-27)Organik asidüri, bir gendeki mutasyon sonucu karbonhidrat, aminoasit ve yağ asidi oksidasyonunun metabolik yolaklarındaki işlev bozuklukları ile oluşan, vücut sıvılarında ve özellikle de idrarda yüksek oranda asit birikimine yol açan kalıtsal metabolik bir hastalıktır. Hastalık teşhisinde basamaklardan biri de idrarda biriken asidin miktarının tayin edilmesidir. Organik asidüri gibi metabolik hastalıklarda çoğunlukla yenidoğanlarda ölümcül olduğundan erken teşhis hayati bir öneme sahiptir. Bu nedenle uzun ön işlemler gerektirmeyen, hızlı ve güvenilir yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Kapiler elektroforez (CE) yüksek etkinliği ile küçük iyonlardan kompleks organik bileşiklere kadar çok kapsamlı bir ayırma yelpazesine sahip güçlü bir analitik tekniktir. Analizler kısa sürede ve düşük miktarda numune ile gerçekleştirilebilmektedir. CE ile birleştirilmiş temassız iletkenlik dedektörü (C4D) son yıllarda oldukça fazla ilgi gören bir tekniktir. Temassız iletkenlik dedektörü hassasiyeti yüksek, yapımı kolay olan ve ucuz bir cihazdır. Kemometrik deneysel tasarım çok fazla değişkenin söz konusu olduğu analitik çalışmalarda az sayıda deney ile kimyasal verilerin işlenmesini sağlar. Değişkenlerin, deneysel sonuçları tek tek ve birlikte nasıl etkilediğini matematiksel formüller vasıtasıyla açıklar ve üç boyutlu analizler sunar. Üç bölümden oluşan bu tez çalışmasında amaç farklı organik asidürilerin idrardaki teşhisi için hızlı ve duyarlı bir analitik yöntemi literatüre kazandırmaktır. Küçük organik asitler aromatik grup içermez ve UV dedeksiyon ile tespit edilemezler. İndirekt UV ile dedeksiyonda hassasiyet düşmekte, floresans ile dedeksiyonda ise uzun ön türevlendirme işlemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Temassız iletkenlik dedektörü (CE-C 4D) ile küçük organik asitler direkt olarak belirlenebilmektedir. Bu amaçla hassas ve hızlı uygulanabilen kapiler elektroforez ile birleştirilmiş temassız iletkenlik dedektörü (CE-C4D) metotları geliştirilmiş ve bu yöntemler gerçek idrar örneklerine uygulanmıştır. Metot optimizasyonu kemometrik deneysel tasarım kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk basamağında etilmalonik asidürinin teşhisi için idrarda etilmalonik asidin miktarı tayin edilmiş, yöntem etilmalonik asidürili hasta idrarında da uygulanmıştır. İkinci bölümde ise malonik, metilmalonik ve etilmalonik asidin eş zamanlı tayini için analitik bir metot geliştirilmiştir. Asidürisi bulunan hasta idrarlarına yöntem başarı ile uygulanmıştır. Tez çalışmasının son bölümünde ise geliştirilen elektroforetik yöntem idrarda sialik ve mevalonik asidüri tanısı için kullanılabilecektir.
-
ÖgeYeni ftalosiyanin bileşiklerinin sentezi ve okta-karboksilik asit sübstitüe ftalosiyaninlerin fotovoltaik özelliklerinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021)Ftalosiyaninler (Pc), orto-(1,2)-disübstitüe benzen türevlerinin üretimi, sırasında tesadüfen keşfedilmiş canlı hücrelerindeki moleküller ile yapısal ve fonksiyonel benzerlik gösteren sentetik maddelerdir. Yüzyılı aşkın bir süredir kimya alanında birçok çalışmaya konu olmuş ve çok sayıda moleküler yapı sentezlenmiştir. Ftalosiyanin ismi ilk kez 1933 yılında Reginald P. Linstead tarafından bu makro bileşikler, halka yapılı, anorganik bileşikler grubunu tanımlamak için kullanılmıştır. Nafta (mineral yağı) ve siyanin (koyu mavi) sözcüklerinin Yunanca karşılıklarından türetilmiş ftalosiyanin terimi bu makro-moleküllerin adlandırılmasında kullanılmıştır. Porfirinler (P) ve ftalosiyaninler (Pc) yapılarındaki dört pirol grubundan dolayı tetrapirolik halka yapılı makro-moleküllerdir. Porfirinler, porfirin molekülünden oluşurken, ftalosiyaninler porfirinlerin tetraazatetrabenzo analoglarıdır. Biyolojik yaşam sistemlerinde doğal porfirin bileşikleri bulunmakta, yanı sıra yapay bileşikler araştırma ve uygulama çalışmalarında kullanılmak üzere sentetik olarak da üretilir. Porfirinlerin aksine ftalosiyaninler doğada bulunmazlar, tüm ftalosiyaninler sentetiktir. Doğada bulunmayan ftalosiyanin molekülleri, 4 pirol halkasından oluşan porfirin moleküllerinden farklı olarak tetraazatetrabenzo grupları içerirler. Bu alanda çalışma yapan araştırmacılar porfirazin molekülleri de sentezlemekte ve çalışmaktadırlar. Porfirinler ve ftalosiyaninler ile ilgili birçok çalışma yapılmış olmasına rağmen porfirazinler ile ilgili çalışmalar günümüzde yeni yeni artış göstermektedir. Pc'ler yüksek boyama özellikleri, termal kararlılıkları, kimyasal dirençleri, elektriksel, optik ve sıvı kristal özelliklerinden dolayı çok geniş bir uygulama alanına sahip heteroatom içeren sistemlerdir. Öyle ki günümüzde dünya çapında yüzlerce ton Pc üretilerek, endüstriyel mavi ve yeşil renkli boyar madde ihtiyacı karşılanmaktadır. Bu bileşikler ile üretilen ince filimler birçok alanda uygulanmaktadır. Bu sentetik ürünler (ftalosiyaninler) diiminoizoindolin, ftalimid, ftalik anhidrit, ftalonitril ve ftalik asit türevleri kullanılarak sentezlenir. Ftalosiyaninlerin iç boşluklarındaki iki azot atomuna bağlı iki hidrojen atomu bulunur ve bu atomlar koparılarak, yerlerine çeşitli metal atomları koordine olabilir. Metal atomunun koordinasyon becerisine bağlı olarak kare piramit, kare-düzlem, oktahedral ve sandviç yapılı moleküller oluştururlar. Bu tez çalışmasında periferal β konumlardan sülfanilasetik asit ve sülfanilpropiyonik asit sübstitüe edilmiş, literatürde bulunmayan metalli okta sübstitüe Pc'lerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Sentezlenen bileşiklerin UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR ve Kütle spektrumları alınarak, bileşiklerin yapısal özellikleri belirlenmiştir.
-
ÖgeKompozit modifiye ketonik reçineler(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-04-16)Ketonik reçineler; α-hidrojeni içeren ketonların, bazik ortamda formaldehit ile aldol kondenzasyonundan daha kuvvetli şartlarda tepkimeye sokulması sonucu oluşan reçinelerdir. Ketonik reçineler, endüstriyel olarak genellikle mürekkep, boya, yapıştırıcı ve kaplama sektörlerinde kullanılır. Siklohekzanon formaldehit reçinesi (CFR), ketonik reçineler içerisinde en çok kullanılan reçinedir. CFR; açık sarı renkli, şeffaf, parlak bir fiziksel görünüme sahiptir. Reçinelerin fiziksel özellikleri modifikasyonla değiştirilebilir. Bu değişiklikler, reçinelerin kullanım alanlarının genişlemesini sağlar. Reçinenin modifikasyonunda kullanılan bileşikler, reaksiyon sırasında veya reçine üretildikten sonra ortama eklenebilir. Bu çalışmada; termoplastik reçineler sınıfına giren ketonik reçinelerden biri olan CFR'nin, bazik ortamda üretimi esnasında tanen (T), grafen oksit (GO), karbon nanotüp (CNT) ve pirina (OP) ile modifikasyonları yapılmış ve yeni kompozit ketonik reçineler üretilmiştir. Tanenler; ucuz, kolay bulunabilir ve doğal bitkisel ürünlerdir. Karmaşık fenolik bileşiklere sahip olan tanenleri; hidrolize edilebilir ve kondense tanenler olarak iki ana sınıfa ayırmak mümkündür. Kondense tanenler genellikle çeşitli ağaçların kabuğundan çıkarılır. Çam, pinus radiat ve pinaster, üzüm posası, mimoza vb. tanen-aldehit ve kondense tanen reçineleri, ahşap yapıştırıcıları için sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Tanen bazlı reçinelerin reaktivitesi, fenolik reçinelere kıyasla benzer bir pH bağımlılığı sergiler. Çok yüksek pH'ta ve çok düşük pH'ta, en yüksek reaktivite ve dolayısıyla en düşük jel süreleri gözlenir. pH düştükçe (yüksek asidik koşullardan) veya yükseldikçe (oldukça bazik koşullardan) 3-4'te doğal pH'a doğru reaktivite azalır. Polikondenzasyon için kullanılan pH, yalnızca reaksiyon hızını değil, aynı zamanda ağın moleküler yapısını da etkiler. Asit katalizi ortamda novolak tipi reçinelere, bazik katalizli ortam ise resol tipi reçinelere benzer reaksiyon gösterirler. Tez çalışmasının ilk aşamasında; çevre dostu reçine yapmak ve petrolden türetilmiş ürünlerin kullanımını azaltmak için termoplastik siklohekzanon formaldehit reçinesi, doğal bir bileşik olan çam taneni ile modifiye edilmiştir. Tanen yapısı, bazik ortamda resol reçinesi gibi davranarak siklohekzanon formaldehit reçinesinin üretimi esnasında CFR'nin yapısına kimyasal olarak bağlanmıştır. Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi Spektrometresi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-Işınları Kırınımı (XRD) gibi çeşitli yöntemler ile tanen modifiye siklohekzanon formaldehit reçinesi (TCFR)'nin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Termogravimetrik Analiz (TGA) yöntemi ile TCFR ve CFR'nin ısısal dirençleri karşılaştırılmıştır. Parlaklık ve çapraz yapışma özellikleri araştırılmıştır. TCFR, bilinen organik çözücülerde çözünür ve koyu kırmızı renklidir. TCFR, CFR'nin ısısal direncini kayda değer oranda arttırmıştır. Tanenlerin; daha az maliyetli, biyo-uyumlu, çevre dostu kompozit reçinelerin sentezlenmesini sağlayabildiği öngörülmektedir. Grafen oksit, ilk kez 1859'da sentezlenmesine rağmen akademik ve endüstriyel önemini son 20 yılda kazanmıştır. Grafen oksit yapısında epoksi, karbonil, hidroksil ve karboksil gibi oksijen fonksiyonel gruplar barındırmaktadır. Karbon nanotüplerin (CNTs) kavramsal olarak icadı, 1950'ler ve 1970'ler arasında meydana gelmiştir. Önem kazanması ise 1990'ların başlarında gerçekleşmiştir. Tek duvarlı karbon nanotüpler (SWCNTs), dürülmüş halde tek tabaka bir grafenden oluşmaktadır. Çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNTs) ise tek duvarlı karbon nanotüplere benzemekle birlikte birbirleri içerisine yerleştirilmiş eşmerkezli birçok grafen tüplerinden oluşmaktadır. Karbon nanotüplerin boyutları birkaç nanometreden onlarca nanometreye kadar değişmekte, uzunlukları ise onlarca mikrona kadar varmaktadır. Tez çalışmasının ikinci aşamasında; üç boyutlu (3D) grafen oksit (GO) ve çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) ile siklohekzanon-formaldehit reçinesi (CFR)'nin, in situ polimerizasyon yöntemi ile ketonik reçine esaslı gözenekli kompozit reçineleri hazırlanmıştır. FTIR, SEM, XRD gibi çeşitli yöntemler ile grafen oksit modifiye siklohekzanon formaldehit reçinesi (GOCFR) ve çok duvarlı karbon nanotüp modifiye siklohekzanon formaldehit reçinesi (MWCNTCFR)'nin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Termogravimetrik Analiz (TGA) yöntemi ile ısısal dirençleri karşılaştırılmıştır. Parlaklık ve çapraz yapışma özellikleri araştırılmıştır. Bunların yanı sıra GO ve GOCFR'nin elektrokimyasal özellikleri ve spesifik yüzey alanları; döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj - deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile incelenmiştir. GO, CFR ve GOCFR'nin süper kapasitör çalışmaları yapılmıştır. GO'nun reçineye bağlanması ile elde edilen yüksek performanslı modifiye reçine, iletkenliği ve suya karşı direnci arttırmıştır. Sabit akım yoğunluklu GO, CFR ve GOCFR'nin ayrı ayrı spesifik kapasitansları tespit edilmiş ve nanokompozit yapının, grafen oksidin kapasitansını iyileştirdiği görülmüştür. Yapılan bu çalışmalar ile GOCFR elektrotlarının, enerji depolama ve süper kapasitör uygulamaları alanlarında yeni fırsatlar sağlayabileceği önerilmektedir. Pirina, zeytinyağı üretimi sırasında zeytinin kırılıp parçalanması sonucu elde edilir. Yağdan tamamen ya da büyük ölçüde ayrılmış olan pirina; zeytinin çekirdek parçaları, kabuğu ve posasından oluşur. Türkiye'de İzmir, Manisa, Çanakkale, Balıkesir gibi birçok ilde zeytin yetiştiriciliği yapılmaktadır. Zeytin yetiştiricliğinin yapıldığı yerlerde pirina, bir atık olarak kabul edilmekte ve ısınma amacıyla yakıt olarak ya da gübre olarak kullanılmaktadır. Tez çalışmasının son aşamasında; pirinanın endüstriyel anlamda işlevsellik kazandırılması hedeflenmiştir. Kuru pirinanın; lignin, selüloz ve fenoller içeren yapısının reçineler ile uyumlu olabileceği düşünülmüştür. Kompozit reçine sentezinde kullanılan pirina, Balıkesir'in Edremit Körfezi bölgesinden alınmış ve siklohekzanonun ağırlıkça % 5'i ve % 10'u oranında reaksiyon ortamına ilave edilmiştir. Yağından tamamen ayrılmış, kuru toz ve iri taneli bir yapıdadır. CFR ile aynı reaksiyon sıcaklığına sahip tek aşamalı bir yöntem ile sentezlenen pirina modifiye siklohekzanon formaldehit reçineleri OPCFR5 ve OPCFR10'un; FTIR, SEM, XRD gibi çeşitli yöntemler ile karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Termogravimetrik Analiz (TGA) yöntemi ile ısısal dirençleri karşılaştırılmıştır. Su absorpsiyon, parlaklık ve çapraz yapışma özellikleri araştırılmıştır. OPCFR10 ve özellikle OPCFR5, CFR'nin ısısal direncini önemli oranda arttırmıştır. Tarımsal atık olan pirinanın; biyo-uyumlu, çevre dostu kompozit reçinelerin sentezlenmesini sağlayabildiği öngörülmektedir.
-
ÖgeDevelopment of supramolecular hydrogels with adjustable viscoelastic, mechanical and self-recovering properties(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021)Biological systems are living systems with unique features such as self-healing, reorganization, and being able to respond to external stimuli. The production of synthetic materials with similar properties by imitating biological systems will prevent the loss of both raw material and energy and will increase the quality of life. Thanks to the new generation hydrogels with these features, soft and smart materials, underwater adhesives, wound dressings, actuators, sensors and many more will be used in daily life to replace the living tissues. Today, many research groups continue their studies for the production of hydrogels with a double network structure, nanocomposite hydrogels, cryogels, tough and shrinkable gels, as well as cost-effective soft devices. Despite all these efforts, the design of autonomous self-healing soft materialswith a high mechanical strength is still a big problem. In the first part of the thesis, self-healing hybrid crosslinked poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) (PAMPS)-based hydrogels with a high mechanical strength were synthesized by solution polymerization of AMPS without using any initiator. Although PAMPS hydrogels have been in use for many years due to their large swelling capacities, they are brittle and exhibit no self-healing behavior limiting their applications. Recently, PAMPS hydrogels were prepared without an initiator by thermal polymerization. However, these hydrogels were easily soluble in water and their use was also limited due to their poor mechanical properties. To develop high mechanical strength in PAMPS hydrogels and hinder their water solubility, three strategies were applied in the first part of the thesis, namely, clay nanoparticles and a chemical crosslinker were included into the reaction system both separately and together to produce nanocomposite, chemically cross-linked, and hybrid cross-linked PAMPS hydrogels, respectively. Although both nanocomposites and chemically cross-linked hydrogels up to 2 mol% crosslinker content PAMPS hydrogels were weak and easily soluble in water, hybrid crosslinked ones formed using both clay nanoparticles and chemical crosslinkers were water insoluble, and exhibited good compressive mechanical properties with a Young's modulus of around 0.7 MPa together with a sel-healing ability. The hybrid strategy thus developed within the framework of the thesis is a novel and general approach for the production of nanocomposite ionic hydrogels with self-healing ability. The synthesis of water-stable PAMPS hydrogels formed by only H-bonding interactions has not reported before. This is due to the 100-fold weaker strength of H-bonds compared to the covalent bonds, leading to the dissociation of H-bonds between the PAMPS chains in water. However, cooperativity of H-bonds similar to those in double-stranded DNA would create H-bonded physical hydrogels of high mechanical strength. This was the idea behind the experiments conducted in the second part of the thesis. UV photopolymerization of AMPS in water was conducted in the presence of 2-hydroxy-4'-(2-hyroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (Irgacure 2959) photoinitiator at a high AMPS concentration without using any chemical crosslinkers. As compared to the thermal polymerization at 80 °C leading to water soluble PAMPS hydrogels, UV polymerization at 23±2 °C produces water-insoluble hydrogels exhibiting an equilibrium swelling ratio of 1013±53, i.e., the mass of the hydrogel around 1013-fold increases upon swelling in an excess of water. Although the hydrogels are stable in water, they all could be dissolved in aqueous urea solutions due to the breaking of H-bonds. The network chains of PAMPS hydrogels formed by UV polymerization was found to have a much higher molecular weight as compared to those obtained by thermal polymerization. This reflects strengthening of H-bonds with increasing chain length due to the so-called proximity effect. Moreover, the addition of N,N-dimethylacrylamide (DMAA), a non-ionic monomer, to the UV polymerization system further improved both the mechanical properties and self-healing behavior of PAMPS hydrogels. The results could be explained with the hydrogen donor-acceptor relationship between DMAA-AMPS units. Because the hydrogels are physically cross-linked by H-bonds, they heal completely within minutes without any external stimuli. In addition to self-healing, the combination of supramolecular crosslinks also imparted shape-memory properties to the PAMPS hydrogels. Cryogelation is a simple and environmentally friendly technique for the production of macro-porous hydrogels, called cryogels, which exhibit extraordinary properties such as a large porosity, full squeezability, high toughness, and super-fast responsiveness. Cryogelation reactions are usually conducted at 10 to 20 °C below the freezing temperature of the reaction solution and hence, the reactions proceed in the unfrozen domains of the apparently frozen reaction system. Because of the cryoconcentration, the concentrations of the reactants in the unfrozen domains significantly deviate from those in the initial reaction system. Therefore, the cryogel studies reported so far are incomplete as they consider the initial conditions instead of the real conditions of the cryogelation system. Within the scope of the third part of the thesis, the relationship between the real conditions of the cryogelation, that is, the conditions in the unfrozen domains, and the cryogel properties were investigated. For this purpose, cryogelation of AMPS in the presence of N,N'-methylene(bis)acrylamide (BAAm) as a crosslinker was conducted in aqueous solutions at 18 °C. Two series of experiments were carried out to highlight the effects of the chemical crosslinker BAAm, and the initial monomer concentration C0 on the cryogel properties. In the first series, the amount of BAAm was changed in the range of 1.2-9.1 mol% while the monomer concentration, C0 was fixed at 10%. It was found that the swelling capacity of the cryogels decreases with the increasing amount of the crosslinker while, their mechanical strength increases. This improvement was reflected in a 7-fold increase in Young's modulus and 4-fold increase in the fracture stress of the cryogels. In the second series, the initial monomer concentration C0 was changed between 10 and 25 wt% at a crosslinker content of 1.2 mol%. The mechanical properties of the cryogels remained almost unchanged by varying C0 while their swelling capacity decreased as C0 is increased. It was also observed that the cryogels formed at 10 and 15 wt% monomer concentration were transparent when swollen in water, while those formed at 20 and 25 wt% were opaque indicating the onset of a phase separation during reactions. As mentioned above, the main aim of this last section was to determine the actual reaction condition under which cryogelation took place and to examine its reflection on the final cryogel properties. For this purpose, the real monomer concentration (Ctrue) in the unfrozen domains, and the volume of ice Vice acting as a template for the pores were determined by DSC measurements conducted on apparently frozen reaction solutions. Although the real monomer concentration Ctrue was independent on the actual concentration Co, both the ice volume Vice and the ratio Ctrue/Co decreased with increasing Co. These changes determined both the morphology and mechanical properties of PAMPS cryogels. In short, the experiments carried out in this section have shown that it is possible to control the structure of the final cryogels by controlling the real synthesis conditions during cryogelation.
-
ÖgeRational design of hydro- and organo-cryogels(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021)Over billions of years of evolution, nature has selected soft materials, i.e. cells and tissues, as vital components for living beings. For instance, articular cartilage tissue in Homo Sapiens covers the bone ends and joints and it provides the actualization of basic movements such as bending of the arms and legs. This tissue can endure almost 1 million cycles per year, and it can be compressed up to a stress of 10 MPa without fraction. In addition, it possesses direction-dependent mechanical properties, i.e. anisotropy. However, these extraordinary mechanical properties of the tissues providing continuity in the lifespan of a living being can not be easily observed in man-made soft materials, i.e. hydrogels. In another word, hydrogels prepared by traditional methods are very brittle materials and some of them can not be endured to even one cycle, and break at Pa- or kPa-order stress values. Besides, their mechanical properties are not direction-dependent and they have isotropic mechanical properties. After revealing nature's design principles in cells and tissues, i.e. when understand their chemical compositions and physical organizations, material scientists started to fabricate mechanically durable materials via mimicking nature. For instance, the mechanical stability of the articular cartilage arises from the extracellular matrix (ECM), which is composed of a structural protein called collagen creating a strong framework, and proteoglycans such as hyaluronan acting as energy dissipative fragments within ECM. Therefore, techniques developed for the preparation of high strength and toughness hydrogels have been mainly based on creating an efficient energy dissipation mechanism within the gel network. Cryogels, i.e. cryogenically synthesized macroporous polymer gel matrices, exhibit this energy dissipation mechanism via poroelasticity effect, due to their interconnected micron-sized pores. Moreover, cryogels possess extraordinary compressive strength up to MPa order as their gel walls originate from unfrozen liquid fractions where the concentrations of the reactants are much higher than that of their initial state. Another advantage of the cryogels is their convenience to orienting the pores as desired to create anisotropy. Within the scope of this thesis, novel hydro- and organo-cryogels were prepared from aqueous and organic reaction solutions of specific polymers, respectively. Therefore, the thesis can be divided into two main parts associated with hydro- and organo-cryogels. The first part, i.e. hydro-cryogel part, is based on two publications, in which anisotropic silk fibroin (SF) cryogels possessing aligned pore morphologies were fabricated by using two different pathways. SF is a natural biopolymer derived from some spiders and silkworms. Due to its extraordinary properties such as biocompatibility, biodegradability and excellent mechanical toughness, it has become a very demanded biopolymer for biological applications. Therefore, SF was used in this thesis in order to fabricate hydro-cryogels. On the other hand, organic solutions of butyl rubber, i.e. synthetic isoprene-isobutylene rubber, were used to synthesize organo-cryogels as macroporous passive sampler sorbents. In the first publication, anisotropic SF cryogels were obtained after directly immersing the reactors containing aqueous SF reaction solutions into liquid nitrogen at various immersion rates. The cryogel scaffolds exhibited a Young's modulus in the range of MPa and sustained up to 20 MPa compressive stresses. In addition to high mechanical strength, they also exhibited anisotropic microstructure and hence anisotropic mechanical properties, e.g., the Young's modulus (E) is 3.4 ± 0.5 MPa and 0.8 ± 0.3 MPa when measured along with the directions parallel and vertical to the freezing direction, respectively. In the second publication, we presented a different experimental set-up consisting of a copper bottom plate and a cylindrical polytetrafluoroethylene (PTFE) mold in order to fabricate anisotropic SF cryogels. The copper bottom plate was immersed in a cold bath at -30 or -196 °C, whereas the cylindrical PTFE mold locating outside of the cold bath was filled with aqueous solutions of SF of various concentrations. Unidirectionally frozen SF solutions were then subjected to cryogelation at -18 °C. Finally, we obtained mechanically strong SF scaffolds exhibiting microstructural, swelling and mechanical anisotropies. The scaffolds exhibited the highest modulus anisotropy of 21 ± 5 so far reported to our knowledge, i.e., Young's moduli E = 2.3 ± 0.5 and 0.11 ± 0.03 MPa measured along parallel and perpendicular to the freezing direction, respectively. We also demonstrated that, independent on the fibroin concentration or direction of the measurements, 60% of the mechanical energy given to the cryogels are dissipated due to the friction between the fibroin pore walls, which is responsible for their squeezability and self-recoverability. In the organo-cryogel part, butyl rubber (IIR) based organo-cryogels as a macroporous passive sampler were fabricated. After obtaining a primer IIR cryogel, i.e. single network (SN) cryogel, double (DN) and triple network (TN) cryogels were also prepared via successive cryogelations that were conducted within the pores of the previous cryogel. These multiple network based-cryogelation technique provided fabrication of IIR cryogels with tunable mechanical properties and pore distributions. For instance, they can be stretched up to 400%, and compressed at least 10-times without any significant mechanical deficiency as compared to the initial state. It was also shown that these IIR-based organo-cryogels can be used as an efficient passive sampler for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), whose sampling abilities mainly depend on their pore size distribution. For instance, SN rubber sorbent absorbed most rapidly PAHs which is attributed to its largest porosity and pore volume. On the other hand, TN sorbent had the highest sorption capacity because of its smaller pores and low porosity, preventing the escape of PAHs from the sorbent to the solution phase at longer time scales. SF-based hydro-cryogels and IIR-based organo-cryogels fabricated within the scope of the thesis are both novel macroporous materials with extraordinary properties. Due to tissue-like MPa-order mechanical properties and anisotropic architecture, SF cryogels are suitable for several biological applications, especially for tissue engineering. On the other hand, fatigue-resistant and stretchable IIR-based organo-cryogels with adjustable pore morphology can be used as a passive sampler sorbent for organic pollutants in environmental applications.