Theses supervised by Prof. Dr. Tuncer Çaykara
11 theses · Gazi University
Polimer fırça-nanoparçacık hibrit sistemlerin hazırlanması ve biyosensör uygulamaları
Bu çalışmanın ilk aşamasında, silisyum (100) yüzeyler üzerinde yüzeyde başlatılan tersinir katılma-ayrılma zincir transfer polimerleşme (RAFT) yöntemi ile sülfidril uç gruplara sahip sıcaklık duyarlı poli((2-metoksietoksi etil)metakrilat) P(MEO2-MA) fırçalar sentezlenmiştir. Elde edilen fırçaların yapısal karakterizasyonu için X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve grazing angle aksesuarlı fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (GA-FTIR) kullanılmıştır. Polimer fırçaların hidrofilik/hidrofobik karakteri su değme açısı ölçümleri ile ve yüzey morfolojileri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile belirlenmiştir. Hazırlanan polimer fırçaların elipsometre karakterizasyonu sonucu yüzeyler üzerinde yaklaşık 27 nm kalınlığında, 0,7 zincir/nm2 aşılama yoğunluğunda ve yüzeydeki iki makromolekül arası uzaklığın ise 1,35 nm olduğu belirlenmiştir. Sıcaklık kontrol elementli su değme açısı ölçümleri ile hazırlanan polimer fırçaların yaklaşık olarak 34 °C faz geçiş sıcaklığına sahip olduğu belirlenmiştir. Polimer fırçaların üzerine ortalama çapları 15 nm olan altın nanoparçacıklar immobilize edilerek polimer fırça-nanoparçacık hibrit sistem hazırlanmıştır. Hibrit sistemde bulunan altın nanoparçacık yoğunluğu AFM ile 185 parçacık/µm2 olarak belirlenmiştir. Hazırlanan hibrit sistemlerin yüzeyde güçlendirilmiş Raman spektroskopisi (surface enhanced Raman spectroscopy, SERS) temelli olması ve Hepatit B teşhisinde kullanılabilmesi için yüzeyler üzerinde ?sandviç tip? DNA hibritleşmesi gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığında Hepatit B teşhisi için tayin edebilme sınırı 0,44 fM ve faz geçiş sıcaklığının üzerinde ise 0,13 fM olarak belirlenmiştir. Ayrıca yapılan detaylı analizler sonucunda, silisyum yüzeyinde hazırlanan hibrit sistemin klinik olarak kullanılabilme potansiyelinin olduğunu göstermiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, ilk olarak ortalama çapları 62 nm olan silika nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Parçacıkların yüzeyi 3-iyodopropil tirmetoksisilan (IPTS) molekülü ile modifiye edildikten sonra yüzeyde başlatılan tersinir zincir transfer katalizlenmiş polimerleşme (RCTP) yöntemi ile ortalama 7 nm kalınlığında poli(glisidil metakrilat) P(GMA) fırçalar sentezlenmiştir. Polimer fırçalar üzerine ilk olarak anti-karsino embriyojenik antijen (anti-CEA) ve daha sonra karsino embriyojenik antijen (CEA) bağlanmıştır. Hazırlanan hibrit sistemin SERS temelli olabilmesi için manyetik gümüş nanotanecikler sentezlenmiş, Raman etiket molekülü ve anti-CEA ile modifiye edilmiştir. CEA bağlı silika nanotanecikler ile anti-CEA bağlı manyetik gümüş nanotanecikler arasında ?sandviç kompleks? oluşturulmuştur. SERS karakterizasyonu ile hazırlanan hibrit sistemin dış manyetik alan yokken CEA antijeni tayin edebilme sınırı 0,08 ng/mL, dış manyetik alan varken ise 1 pg/mL olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, hibrit sistemin akciğer kanseri hastalığının teşhisinde klinik olarak kullanabilme potansiyelinin olduğunu göstermiştir.
Tersinir katılma-ayrılma zincir transfer polimerizasyonu ile silikon disk yüzeyine kovalent bağlı poli[(ar-vinilbenzil)trimetilamonyum klorür] fırça sentezi ve dna immobilizasyonunda kullanımı
Bu çalışmada, silikon yüzeyler üzerinde tersinir katılma-ayrılma zincir transfer (RAFT) polimerizasyonu ile katyonik poli[(ar-vinilbenzil)trimetilamonyum klorür] (PVBTAC) fırçalar sentezlendi ve DNA immobilizasyonunda kullanıldı. RAFT ajanı olarak (4-siyanopentanoik asit)-4-ditiyobenzoat sentezlendi, 1H Nükleer manyetik rezonans ve Fourier transform infrared spektrokopisi (FT-IR) ile karakterize edildi. 3-bromopropiltrimetoksilan ve allil amin molekülleri kullanılarak sırasıyla brom ve amin sonlu silikon yüzeyler hazırlandı. Bu yüzeylere RAFT ajanı veya başlatıcı molekülleri bağlanarak RAFT polimerizasyonu ile katyonik PVBTAC fırçalar sentezlendi. Hazırlanan fırçaların kimyasal bileşimi ve diğer özellikleri X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), FT-IR, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometri ve su temas açısı ölçümleri ile karakterize edildi. AFM görüntülerinden yüzeylerin oldukça homojen olduğu gözlendi. Dinamik su temas açısı ölçümleri ile bulunan histerizi değerlerinin artan polimerizasyon süresi ile azaldığı belirlendi. Yüzeylerin katyonik karakterinin pH artışı ile değişmediği bulundu. Çözelti içerisinde oluşan serbest polimerlerin mol kütlesi jel geçirgenlik kromotografisi ile belirlendi. Elipsometrik kalınlık ve mol kütlesi değerleri kullanılarak bağlanma yoğunluğu ve yüzey derişimi gibi bağlanma parametreleri hesaplandı. Hazırlanan bu katyonik fırçalar DNA immobilizasyonunda kullanıldı. DNA derişimi ve bekletme süresinin DNA immobilizasyonuna etkisi araştırıldı. Bu çalışmanın sonuçları, hazırlanan katyonik PVBTAC fırçaların DNA immobilizasyonunda kullanılma potansiyeline sahip olduğunu gösterdi.
Miyoglobin baskılı yüzey tasarımı
Bu çalışmada, moleküler baskılama yöntemi kullanılarak, yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu (YB-ATRP) ile miyoglobin (Mb) baskılanmış poli(2-hidroksietilmetakrilat) (PHEMA) filmleri hazırlanmıştır. Baskılanmış ve baskılanmamış filmler için Mb adsorpsiyonu beş farklı derişimdeki Mb çözeltisinde araştırılmıştır. Mb baskılanmış filmler yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve seçicilik göstermişlerdir. Bütün çalışılan koşullarda en yüksek adsorpsiyon 0.20 mg/mL Mb ile baskılanmış filmlerde tespit edilmiştir. Ek olarak, baskılanmış filmler Mb için yüksek seçicilik ve yapıya katılan Mb miktarına bağlı olarak yüksek adsorpsiyon hızı göstermişlerdir.Anahtar Kelimeler : Yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu, moleküler baskılama,Miyoglobin, adsorpsiyon
Yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu ile Si(100) yüzeyine kovalent bağlı tek tabakaların hazırlanması ve yönlendirilmiş immünoglobülin G immobilizasyonunda kullanımı
Bu çalışmada, Si(100) yüzeyler üzerinde yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu (YB-ATRP) ile fonksiyonel uçlu Poli(N-izopropilakrilamit) (PNIPAM) fırçalar sentezlenmiştir. Amin veya hidroksil uçlu polimer fırçaların eldesi için sırasıyla sistamin veya 2-merkaptoetanol kullanılmıştır. İki farklı zincir aktarım maddesi beş farklı derişimde polimerizasyon ortamına ilave edilerek polimerizasyon kontrol altında tutulmuş ve silisyum yüzeyler üzerinde farklı film kalınlıklarına sahip polimer fırçalar elde edilmiştir. Elde edilen fırçaların yapısal karakterizasyonu için X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FT-IR) kullanılmıştır. Amin veya hidroksil uçlu PNIPAM fırçaların hidrofilik/hidrofobik karakteri su değme açısı ölçümleri ile belirlenmiştir. Fonksiyonel uçlu PNIPAM fırçalar hidrofilik özellik göstermiş ve zincir aktarım maddesinin derişiminin arttırılmasıyla da polimerik fırçaların hidrofilik özelliğinin arttığı gözlenmiştir. Ayrıca PNIPAM fırçaların ısıl faz geçişleri belirli bir sıcaklık aralığında su değme açısı ölçümleri ile incelenmiştir. Bu ölçümler, 25-45oC sıcaklık aralığında PNIPAM fırçaların 27 ve 38 oC' da 2 farklı ısıl faz geçiş sıcaklığına sahip olduğunu göstermiştir. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) görüntüleri YB-ATRP yönteminin homojen polimer fırçaların oluşturulması için uygun olduğunu göstermiştir. ATRP ile yüzey üzerinde polimerik fırçalar büyütülürken, aynı zamanda da çözelti ortamında yüzeye bağlı olmayan serbest polimerler sentezlenmiştir. Zincir aktarım maddesi derişiminin arttırılmasıyla yüzeydeki polimer fırça kalınlığının azaldığı elipsometre ile, çözelti ortamında sentezlenen polimerlerin sayıca ortalama mol kütlelerinin azaldığı ise büyüklükçe ayırma kromatografisi (BAK) ile belirlenmiştir. Yüzey desenlerinin belirlenmesi için floresan mikroskobu kullanılmıştır. İmmunoglobülin G (IgG) adsorblanmış amin uçlu polimer fırçanın floresan görüntülerinde çok sayıda sinyal gözlenmiştir. Amin uçlu polimer fırça yüzeyine molekül bağlandıkça yüzeyde oluşan tabakaların kalınlıklarındaki artış elipsometre ile belirlenmiştir. IgG tabakasının kalınlığı 3.89±0.79 nm bulunmuştur. Neticede, elipsometrik analize dayanarak, protein A sonlu tabakaya IgG adsorbe olduğunda, protein A' nın IgG' nin Fc (kristallenebilen bölge) kısımlarına bağlanması ve Fab (antijen bağlama bölgeleri) kısımlarını açıkta bırakmasıyla yüzeyde yönlenmesinin sağlandığı sonucuna ulaşılmıştır.
Yüzeyde başlatılan tersinir katılma-parçalanma zincir transfer polimerizasyonu ile silikon disk yüzeyine kovalent bağlı poli(N-[3-(dimetilamino)propil]metakrilamit) fırçaların sentezi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında silikon disk yüzeyine kovalent bağlı, mekanik dayanımı iyi, zincir esnekliğine sahip, pH ve sıcaklık duyarlı poli(N-[3-(dimetilamino)propil]metakrilamit) (PDMAPMA) polimer fırçaları yüzeyde başlatılan tersinir katılma parçalanma zincir transfer (RAFT) polimerizasyonu tekniği ile hazırlandı. İlk olarak RAFT ajanı 4-siyanopentanoik asit ditiyobenzoat (CPAD) sentezlendi ve silikon disk yüzeyine R-grubundan kovalent bağlanma ile immobilize edildi. Daha sonra silikon disk yüzeyinden DMAPMA'nın RAFT polimerizasyonu gerçekleştirildi. Polimer fırçaların karakterizasyonu elipsometre, grazing angle aksesuarlı FT-IR (ATR-FTIR), X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve değme açısı ölçümleri kullanılarak yapıldı. Hazırlanan yüzeylerin kimyasal bileşimi XPS ölçümleri ile karakterize edildi. XPS spektrumundaki C 1s, N 1s ve S 1s pikleri 3-Aminopropiltrietoksisilan (APTES), CPAD ve PDMAPMA moleküllerinin yüzeyler üzerindeki varlığına kanıt oluşturmaktadır. PDMAPMA'nın ATR-FTIR ölçümleri DMAPMA'nın silikon disk yüzeyinde büyüdüğünü göstermektedir. AFM görüntüleri RAFT yöntemi vasıtasıyla yüzeyde başlatılan polimerizasyon sonucunda RAFT ajanı immobilize edilmiş yüzeylerde düzgün bir görüntünün elde edildiğini göstermiştir. Kinetik çalışma yüzeye bağlı polimer filminin kalınlığının zamanla doğrusal olarak arttığını göstermiştir. Bu durum yüzeyde büyüyen zincirlerin kontrollü yaşayan karakterde olduğunu kanıtlamaktadır.
Yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu tekniği ile ultrahidrofobik yüzey tasarımı
Bu çalışmada, silikon yüzey üzerinde laurilakrilat (LA) ve oktadesilakrilat (ODA) yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu ile kontrol edilebilen ultrahidrofobik fırçaların tasarımı yapılmıştır. Yüzeye immobilize edilmiş başlatıcı, silikon yüzey üzerindeki hidroksil gruplarının 2-bromopropiyonil bromür (2-BPB) ile esterleşmesi ile hazırlanmıştır ve ardından LA ve ODA' ın Cu(I)Br / N, N, N', N'', N''- pentametildietilentriamin (PMDETA) katalizör sistemi ile ATRP' si gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan ultrahidrofobik fırçalar FT-IR, AFM, elipsometre, GPC ve su değme açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Elipsometre ve GPC ölçümleri ile silikon yüzey üzerindeki fırçaların bağlanma yoğunlukları (zincir / nm2), PLA için 0,28 ve PODA için 0,34 olarak bulunmuştur.PLA ve PODA fırçalarının ortalama molekül ağırlıkları ve heterojenlik indeksleri GPC ile belirlendi. AFM görüntüleri SI-ATRP yönteminin homojen polimer fırçaların oluşturulması için uygun bir yöntem olduğunu göstermiştir.Bu çalışmada, silikon yüzey üzerindeki PLA ve PODA' nın ultrahidrofobik karakteri üzerine odaklanılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, PLA bağlı yüzeyin 163o; PODA bağlı yüzeyin 171o su değme açısı gösterdiği belirlenmiştir.
Kendiliğinden düzenlenme yöntemiyle biyouyumlu yüzey tasarımı
Bu çalışmada, sırasıyla 3-glisidoksipropildimetilmetoksisilan (MAES), 3-glisidoksipropilmetildimetoksisilan (DAES) ve bis (3-aminopropil) sonlu poli (dimetilsiloksan) (PDMS) molekülleri kullanılarak Si(100) yüzeyleri üzerine kendiliğinden düzenlenen tekli ve çoklu tabakalar hazırlanmıştır. MAES'ın silikon yüzeyinde tek tabaka oluşturduğu, DAES ise silikon yüzeyinde çoklu tabakalar oluşturarak düzenlendiği belirlenmiştir. İkinci aşamada hazırlanan epoksi sonlu yüzeyler üzerine PDMS kovalent olarak bağlanmıştır. Hazırlanan yüzeylerin karakterizasyonu atomik kuvvet mikroskobu(AFM), elipsometre, Fourier Transform İnfrared spektroskopisi (FTIR), X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve su değme açısı ölçümleri kullanılarak yapılmıştır. XPS spektrumunda bulunan C1s ve N1s pikleri MAES, DAES, MAES-PDMS, DAES-PDMS moleküllerinin silikon yüzeyine kovalent olarak bağlandığını göstermektedir. MAES, DAES ve bu yüzeyler üzerindeki polimerik tabakaların ortalama kalınlıkları sırasıyla 0.8 nm, 2.9 nm, 4.8 nm ve 5.4 nm olarak belirlenmiştir. MAES, DAES, MAES-PDMS, DAES-PDMS tekli ve çoklu tabakaların su değme açıları sırasıyla 600, 430, 730 ve 630 olarak belirlenmiştir. AFM analizi, hazırlanan her bir yüzeyin farklı topografi ve RMS değerine sahip olduğunu göstermiştir. Polimer katkılı ve amino uçlu yüzeyler üzerine protein adsorpsiyonu protein-A kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan yüzeylerin antijen-antibadi etkileşmesi ise Flüoresans etiketli anti-hIgG kullanılarak gerçekleştirilmiştir ve yüzey desenindeki değişiklikler Flüoresans mikroskobu kullanılarak belirlenmiştir. Hazırlanan amin sonlu yüzeyler antijen/antibadi etkileşimde kullanılabileceği gibi DNA, hücre, enzim immobilizasyonunda da kullanılabilir.
Kendiliğinden düzenlenen tek tabaka yöntemi ile ışık kontrollü dna çip tasarımı
Bu çalışmada, Si(100) yüzeyleri üzerinde yeni bir ışık kontrollü DNA çip tasarlanmıştır. Bu ışık kontrollü malzeme Si(100) üzerinde 3-Glisidoksipropiltrimetoksisilan (GPTS) ve 4,(4'-aminofenilazo) benzoik asit (APABA) moleküllerinden oluşan azobenzen içeren birimlerin kendiliğinden düzenlenen tektabakaları (KDT) ile hazırlanmıştır. Işık-duyarlı APABA molekülü Schündehütte metodu kullanılarak sentezlenmiş ve yapısal analizi FTIR, NMR ve LC-MS ile gerçeklestirilmiştir. Azobenzen tektabakaları Si(100) yüzeyleri üzerine GPTS ara bağlanmalarıyla oluşturulmuştur. Hazırlanan modifiye yüzeyler, X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), değme açısı ölçümleri ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) ile karakterize edilmiştir. APABA moleküllerinin tersinir fotoanahtar performansları DMSO ortamında UV spektrofotometresi ile incelenmiştir. Yüzeylerin foto-geri dönüşümlülük mekanizmasını anlamak ve kontrol edebilmek için yüzeyler UV ve vis ışık ile ışınlandıktan sonra farklı sıvılar kullanılarak değme açısı ölçümleri alınmıştır. Bu değme açısı ölçümleri UV ve vis ışık ile ışınlanan APABA-modifiye yüzeylerinin, yüzey enerji bileşenlerinin Lifshitz?van der Waals/asit-baz yaklaşımı yardımı ile hesaplanmasında kullanılmıştır. Fotoanahtar yüzeylerin toplam yüzey enerjileri, vis ve UV ışınlamalarından sonra sırasıyla 37.28 mJ/m2 ve 36.95 mJ/m2 olarak hesaplanmıştır. Işık kontrollü DNA çipin hazırlanması için, Cy3 etiketli amino-uç gruplu tek iplik prob-DNA dizileri fotoanahtar yüzeylere immobilize edilmiştir. Prob-DNA derişimi ve inkübasyon zamanı floresans mikroskobu kullanılarak araştırılmıştır. Optimum hibridizasyon şartları Cy5 etiketli eşlenik DNA ile floresans mikroskobu kullanılarak çalışılmıştır. Ayrıca hazırlanan yüzeylerin vis ve UV ışık ile ışınlandıktan sonraki DNA hibridizasyonlarının ışık ile kontrolü konfokal mikroskobu ile gösterilmiştir. Hazırlanan ışık kontrollü DNA çip için hibridizasyon yüzdeleri, çipin açık ve kapalı pozisyonları için sırasıyla % 61 ve % 5 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, Yoğunluk Fonksiyonları Teorisi (DFT) kullanılarak teorik hesaplamalar yapılmıştır. APABA moleküllerinin epoksi-sonlu Si(100)-(2x2) yüzeyleri üzerine bağlanma mekanizmaları ve enerjileri teorik olarak incelenmiştir. Öncelikle, trans-APABA moleküllerinin epoksi-sonlu Si(100) yüzeyleri üzerine kimyasal bağlanması için iki olası model önerilmiştir; (i) karboksil ucundan bağlanma (Model 1), (ii) amino ucundan bağlanma (Model 2). Hesaplamalar, Model 1'in 0.43 eV daha kararlı olduğunu göstermiştir. İkinci olarak ise, trans-APABA molekülleri farklı açılarla bükülerek yüzeyler üzerinde cis-APABA molekülleri elde edilmiştir. Sonuç olarak trans-APABA yüzeylerinin cis-APABA yüzeylerinden 1.65 eV daha kararlı olduğu bulunmuştur.
Si(100) disk yüzeyine kovalent bağlı akıllı biyolojik aktiviteye sahip polimer katkılı molekül tasarımı
Bu çalışmada, 12-Hidroksidodekonik asit (HDA), bis (3-aminopropil) sonlu poli (dimetilsiloksan) [NH2-(PDMS)n=2500-NH2], biyotin, streptavidin ve biyotinlenmiş Protein A moleküllerini içeren Si(100) yüzeyinde kovalent bağlı yeni bir çoklu tabaka sistemi oluşturuldu ve tasarlanan yüzeyler yönlendirilmiş immünoglobulin G (IgG) immobilizasyonu için kullanıldı. Bu moleküller şu sebeplerden dolayı seçilmiştir: 1) HDA molekülü hem iyi mekanik özelliklere hem de hidroksil ve karboksilik asit gibi iki farklı fonksiyonel gruba sahiptir. Bu nedenle kendiliğinden düzenlenen tek tabakaların (KDTT) hazırlanmasında sıklıkla kullanılan bir moleküldür. 2) NH2-(PDMS)n=2500-NH2 molekülü, yüksek zincir esnekliğine ve amin uç gruplarına sahip olması nedeniyle seçilmiştir. Bu esnek yapı sayesinde amin grupları biotin molekülü ile kolayca etkileşebilmektedir. 3) Biyotin (vitamin H) molekülü streptavidin molekülüne karşı çok yüksek bir bağlanma sabitine (Kayrılma=10-15 M) sahiptir. 4) Streptavidin bağlanması ile yüzeyler biyotinlenmiş Protein A immobilizasyonu için hazır hale getirilmiştir. 5) Protein A molekülü ise IgG molekülünün immobilizasyonu için kullanılan spesifik bir moleküldür. Hazırlanan çoklu tabakaların kalınlıkları spektroskopik elipsometre (SE) ile ölçülmüştür. Yüzeylerin karakteristik özellikleri hafifletilmiş toplam yansıtma Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (ATR-FTIR), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), flüoresans mikroskobu ve su değme açısı ölçümleri ile analiz edilmiştir. Bu sonuçlara göre; Protein A sonlu ve elipsometre bileşimli yüzeyler, immünosensör protein çip geliştirilmesinde önemli bir potansiyele sahip olacaktır.Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, kendiliğinden düzenlenmiş tek tabakalar, protein çip, immünosensör
Yüzeyde başlatılan azot vasıtalı polimerizasyon yöntemi ile Si(100) yüzeyler üzerinde poli(N-izopropilakrilamit) fırçaların sentezi, karakterizasyonu ve biyoaktif yüzey olarak kullanımı
Bu çalışmada, yüzeyde başlatılan bimoleküler azot vasıtalı polimerizasyon yöntemi kullanılarak Si(100) yüzeyine kovalent bağlı amino, hidroksil ve karboksilik asit uç gruplu poli(N-izopropilakrilamit) fırçalar sentezlenmiştir. Fonksiyonel uç gruplara sahip polimerik fırçaların elde edilebilmesi amacıyla polimerizasyon ortamına zincir aktarım maddeleri ilave edilmiştir. Amino, hidroksil ve karboksilik asit uç gruplu polimerik fırçaların eldesi için sırasıyla sistamin, 2-merkaptoetanol ve 3-merkaptopropiyonik asit kullanılmıştır. Üç farklı zincir aktarım maddesi üç farklı derişimde polimerizasyon ortamına ilave edilerek polimerizasyon kontrol altında tutulmuş ve silikon yüzeyler üzerinde farklı film kalınlıklarına sahip polimerik fırçalar elde edilmiştir. Elde edilen fırçaların yapısal karakterizasyonu için ATR-FTIR kullanılmıştır. Özellikle, amino, hidroksil ve karboksilik asit uç gruplu fırçaların spektrumlarında gözlenen NH2, OH ve CO karakteristik bantları, silikon yüzey üzerinde fonksiyonel uç gruplu polimerik fırça sentezlendiğini göstermiştir. Poli(N-izopropilakrilamit) fırça ile amino, hidroksil ve karboksilik asit uç gruplu poli(N-izopropilakrilamit) fırçaların hidrofilik/hidrofobik karakteri su değme açısı ölçümleri ile belirlenmiştir. Poli(N-izopropilakrilamit) fırça hidrofobik, fonksiyonel uç gruplu poli(N-izopropilakrilamit) fırçalar hidrofilik özellik göstermiş, zincir aktarım maddesinin konsantrasyonunun arttırılmasıyla da polimerik fırçaların hidrofilik özelliği artmıştır. Polimerik fırçaların Atomik Kuvvet Mikroskobu ile belirlenen yüzey topolojilerinde hidroksillenmiş yüzeylere göre çok sayıda adacık içerdiği görülmüştür. Bimoleküler azot vasıtalı polimerizasyon yöntemi ile yüzey üzerinde polimerik fırçalar elde edilirken, aynı zamanda da çözelti ortamında yüzeye bağlı olmayan serbest polimerler sentezlenmiştir. Zincir aktarım maddesinin miktarının arttırılmasıyla yüzeydeki polimerik film kalınlığının azaldığı Elipsometri ile, çözelti ortamında sentezlenen polimerin mol kütlesinin azaldığı ise Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi ile belirlenmiştir. Yüzey desenlerinin belirlenmesi amacıyla Floresans Mikroskopisi kullanılmıştır. Hidroksillenmiş silikon yüzey üzerinde hiçbir floresans sinyali görülmezken, immunoglobulin G tutuklandırılmış amino uç gruplu polimerik fırçanın floresans görüntülerinde çok sayıda floresans sinyali gözlenmiştir. Amino uç gruplu polimerik fırça yüzeyine molekül bağlandıkça yüzeyde oluşan tabakaların kalınlıklarındaki artış Elipsometre ile belirlenmiştir.
Spiropran içeren malzemelerin hazırlanması ve ışık duyarlılığı, fotokromik ve mekanokromik özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada önce 2-(3',3'-Dimetill-6-nitrospiro [kromen-2,2'-indol]-1'(3'H)-yl)etanol (spiropran, SP) molekülü kullanılarak metakrilatlanmış spiropran (mSP) monomeri ve dimetakrilat spiropran çapraz bağlayıcı (dimSP) sentezlendi. Daha sonra mSP monomeri kullanılarak silisyum disk, silisyum mikroparçacık yüzeyinde poli(metakrilatlanmış spiropran)[poli(mSP)] fırçalar, dimSP çapraz bağlayıcı ve hidroksi etil metakrilat monomeri kullanılarak poli(2-hidroksi etil metakrilat) [poli(HEMA)] jeli hazırlandı. poli(mSP) fırçalar silisyum disk yüzeyinde arayüz aracılı RAFT polimerleşmesiyle sentezlendi. Bu fırçaların aşılanma yoğunluğu σ=0,56 zincir nm-2 ve aşılanmış zincirler arası uzaklık D= 1,52 nm olarak bulundu. Atomik kuvvet mikroskobu ile yüzeyin oldukça homojen olduğu ve rms (root-mean-square) değerinin yaklaşık 2,66 nm olduğu görüldü. Poli(mSP) formu ultraviyole (UV) ışını kullanılarak merosiyanin (MC) izomerine [poli(mMC)] dönüştürüldü. Bu süreç görünür ışık (GB) kullanılarak tekrar Poli(mSP) izomerine çevrildi. Bu izomerizasyonlar su temas açısı ölçümleriyle takip edildi. Bu izomerlerin çeşitli sıvılarla ölçülen temas açısı verileri Van Oss – Good eşitliğinde kullanılarak yüzey enerji bileşenleri hesaplandı. Buna göre poli(mSP) ve poli(mMC) izomerler için elektron alıcı ("γ" _"K" ^"+" ) ve elektron verici ("γ" _"K" ^"-" ) yüzey serbest enerji bileşenleri "γ" _"K" ^"+" "=0,47 mJ " "m" ^"-2" , "γ" _"K" ^"-" "=1,15 mJ " "m" ^"-2" ve "γ" _"K" ^"+" "=0,85 mJ " "m" ^"-2" , "γ" _"K" ^"-" "=10,25 mJ " "m" ^"-2" olarak belirlendi. Bu değerlerden poli(mSP) izomerinin düşük bazik karaktere sahip olduğunu, buna karşın poli(mMC) izomerinin yüksek bazik karaktere sahip olduğun bulundu. Fotokromik hibrid poli(mSP) fırçalar silika mikroparçacık yüzeyinde arayüz aracılı RAFT polimerleşmesi ile sentezlendi. Bu fotokromik hibrid fırçaların yapısal karakterizasyonu GA-FTIR spektroskopisiyle, yüzey morfolojisi Taramalı Elektron Mikroskopuyla (SEM) ile gerçekleştirildi. Dimetilformamid (DMF) içinde dağıtılan fotokromik hibrid mikroparçacıkların renksiz poli(mSP) izomerinin UV ışınıyla mor renkli poli(mMC) izomerine dönüşümü için optimum ışınlama süresi 7 dk, GB ışınlamayla tekrar poli(mSP) izomerine dönüşümü için ise optimum ışınlama süresi ise 9 dk olarak belirlendi. Son olarak dimSP çapraz bağlayıcı kullanılarak mekanokromik poli(HEMA) jel hazırlandı. Mekanokromik hali mekanik germe-çekme ölçümleri ve DMF içinde şişme testi ile belirlendi. Bu testlerde SP izomerinden kaynaklı sarı renkli poli(HEMA) jeli çekme veya şişme ile MC izomerine dönüşümü sebebiyle beyaz renkli olarak görüldü.