Hızlı Cevap Verebilen Poli(n-izopropilakrilamid) Hidrojellerinin Sentez Ve Karakterizasyonu

Abstract

N-izopropilakrilamid (NIPA) ve N,N’-metilenbisakrilamid’in (BAAm), 300 g/mol molekül ağırlıklı poli(etilen glikol)’ün (PEG) sulu çözeltilerinde serbest radikal çapraz bağlanma reaksiyonu ile oluşan hızlı tepki veren (sıcaklığa duyarlı) poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPA) hidrojellerinin bir serisi hazırlanmıştır. Makrogözenekli hidrojel sentezi sırasında PEG-300 gözenek oluşutrucu madde olarak kullanılmıştır. Deneyler iki grup halinde yapılmıştır. Birinci grup denemede, PNIPA’nın en düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST) değerinin üstünde ve altında olmak üzere iki farklı sıcaklıkta sentezlenerek, jel sentez sıcaklığının (Tprep.) hidrojellerin özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. PEG-300 miktarı değiştirilirken çapraz bağlayıcı içeriği sabitlenmiştir. İkinci grup denemede, çapraz bağlayıcı etkisi, PEG-300 içeriği sabit olan jeller üzerinde incelenmiştir. Hidrojeller, şişme ve elastisite testleri ile olduğu kadar hidrojellerin 25 oC ve 48 oC’ deki sıcaklık değişimine gösterdikleri tepki nedeniyle büzülme ve şişme kinetikleri de ölçülerek karakterize edilmiştir. PNIPA hidrojellerinin denge şişme kapasiteleri, çapraz bağlayıcı oranının azalmasıyla veya jel sentezi sırasında kullanılan PEG-300 miktarının artmasıyla artmıştır. PEG-300 miktarındaki artış, şişmiş PNIPA hidrojellerinin suyun içinde 48 oC’ deki büzülme kinetiğini gözenek oluşumundan dolayı arttırmıştır. Reaksiyon çözeltisindeki PEG-300 içeriğinin %20 v/v’ den düşük olduğu durumda, jel sentez sıcaklığının (Tprep.) hidrojellerin şişme davranışını etkilediği görülmüştür. Çeşitli çapraz bağlayıcı içeriklerinde uygulanan deneyler, çapraz bağlayıcı içeriğindeki artışın büzülme hızında düşüşe, şişme hızında ise artışa neden olduğunu göstermiştir. Bunun sebebi, PNIPA hidrojellerinin ağ büyüklüğündeki azalmadır.A series of fast-responsive (temperature-sensitive) poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels was prepared by free-radicalcrosslinking N-isopropylacrylamide (NIPA) and N,N’-methylenebisacrylamide (BAAm) in aqueous solutions of polyethylene glycol) (300 g/mol,PEG-300) used as a pore-forming agent during macroporous hydrogel preparation. Two sets of experiments were applied. In the first set, the effect of the gel preparation temperature Tprep. on hydrogel properties was also investigated by applying gelation experiments at both below and above the lower critical solution temperature of PNIPA as PEG-300 content was varied while crosslinker content was fixed. In the second set, effect of crosslinker content was investigared on hydrogel properties as PEG-300 content was fixed. The hydrogels were characterized by swelling and elasticity tests as well as by measurements of the deswelling-reswelling kinetics of hydrogels in response to a temperature change between 25 oC and 48 oC. The equilibrium swelling capacity of PNIPA hydrogels increases with decreasing crosslinker ratio, or with increasing amount of PEG-300.Increasing amount of PEG-300 also increased deswelling rate of swollen PNIPA hydrogels in water at 48 oC due to formation of pores. Tprep. Also effects the swelling behavior of the hydrogels, if PEG-300 content in reaction solution is less than 20 v/v %. Experiments applied at various crosslinker contents showed that the deswelling rate decreases while the reswelling rate increases as crosslinker content is increased due to the simultaneous decrease of mesh size of PNIPA hydrogels.