Başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile etkiye duyarlı ince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasında bir hidrojel olan poli (hidroksi propil metakrilat) (PHPMA) homopolimerini ve farklı monomerlerle elde edilen kopolimerlerini başlatıcılı kimyasal buhar biriktirme (iCVD) yöntemi ile sentezlemek ve etkiye duyarlılık özelliklerini araştırmak amaçlanmıştır. Çalışmalarda PHPMA, poli (hidroksi propil metakrilat-ko-etilen glikol dimetakrilat) p(HPMA-EGDMA) ve poli(N-izopropil metakrilat-ko-hidroksi propil metakrilat) p(NIPAAm-HPMA) polimerik ince filmleri çeşitli yüzeyler üzerine başarılı bir şekilde biriktirilmiştir. iCVD yöntemi ile elde edilen kaplamalarda başlatıcı ve monomerlerin reaktöre akış hızı, filament sıcaklığı, taban sıcaklığı ve basınç gibi pek çok parametredeki değişimin kaplamaların hızına ve yapısına etkisi incelenmiştir. PHPMA ince filmlerinin iCVD tarafından monomer HPMA ve başlatıcı TBPO'nun reaktif bir karışımından biriktirilebileceği gösterilmiştir. Başlatıcı olmadan kaplama gerçekleşmemiş, ancak başlatıcı varlığında 83 nm/dk gibi yüksek kaplama hızları elde edilmiştir. Farklı taban sıcaklıklarında gerçekleştirilen kinetik çalışmalarda, biriktirme hızı ile taban sıcaklığı arasında yüzey kinetiği sınırlı bir rejime işaret eden doğrudan bir ilişki gözlenmiştir. PHPMA filmlerin iCVD çalışmaları sırasında filament güç kaynağı kapatıldıktan sonra bir süre daha kaplamanın devam ettiği gözlemlenmiş ve yapılan kalınlık ölçüm analizi ile bu durum doğrulanmıştır. Böylece yeni bir yöntem denenmiş ve atımlı-iCVD' nin uygun bir monomer ve bir başlatıcı besleyerek istenen işlevselliklere sahip polimerik ince filmler biriktirmek için kullanılabileceği gösterilmiştir. Atımlı iCVD koşullarında, klasik sürekli güçlü iCVD'de gözlemlenen oranlara kıyasla %70'e varan daha yüksek kaplama hızlarrı elde edilebilmektedir. Öte yandan, biriktirilmiş filmlerin yapısı, gücün atımlı olmasından fazla etkilenmemiştir. Kaplama hızının yanı sıra film morfolojisi de çalışma döngüsünden (DC) etkilenmiş ve bu da filmin ıslanabilirliğini değiştirmiştir. iCVD PHPMA filmlerin kimyasal yapıları Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizleri ile açığa çıkarılmış ve kaplama sonrası fonksiyonel grupların korunduğu gözlemlenmiştir. Filmlerin yüzey morfolojilerini araştırmak için atomik kuvvet mikroskobu (AFM) analizi kullanılmış sonuçlar temas açısı analizi ile de desteklenmiştir. HPMA hidrojelinin etkiye duyarlılık özelliklerini araştırmak amacıyla çapraz bağlayıcı EGDMA ile p(HPMA-EGDMA) kopolimeri kemoterapötik Karboplatin ilacı (CAR) yüklü cam lameller üzerine sentezlenmiştir. Çapraz bağlayıcı miktarının ilaç salımı üzerine etkisi EGDMA akış hızı değiştirilerek yapılan üç farklı çalışma ile araştırılmıştır. Karboplatin salımının en yüksek değerine (72 ng/g) pH 1,8'de EGDMA akış hızı en yüksek olan kaplamada 48. saat sonunda ulaşıldığı görülmüştür. Meme kanseri hücrelerinin asidik doğası göz önüne alındığında, düşük pH'ta yüksek salınım eldesi önemli bir sonuçtur. Sitotoksitite çalışmalarına göre p(HPMA-EGDMA) hidrojellerinin MCF12A sağlıklı meme hücre hattına karşı 24 ve 48 saatlik etkisi incelendiğinde, kaplamaların sağlıklı hücrelere karşı önemli bir sitotoksisiteye sahip olmadığı sonucuna varılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre CAR, dozu ayarlanıp hücrelerin % 50'sini öldürecek şekilde verildiğinde kontrol grubundaki kanser hücrelerinin % 50'sini öldürmüştür. EGDMA akış hızı yüksek olan kopolimer kaplı ilaçta kanser hücrelerini öldürme oranı % 82'ye kadar çıkmıştır. Sağlıklı hücrelerde aynı parametreler incelendiğinde CAR sağlıklı hücrelerin % 76'sına doğrudan hasar verirken, kaplama yapılmış akıllı ilaç sisteminde sağlıklı MCF12A hücre hatlarında toksik etkinin EGDMA'sı yüksek kaplamada % 43'e düştüğü görülmüştür. Değişen HPMA akış hızlarına sahip p(NIPAAm-HPMA) hidrojel ince filmlerin etkiye duyarlılıkları antibiyotik yüklü diskler üzerine kopolimer filmler biriktirilerek araştırılmıştır. Kopolimerin düşük kritik çözelti sıcaklığını (LCST) belirlemek için silikon alttaş yüzeyinden temas açısı analizi kullanılmıştır. Analiz sonuçlarına göre p(NIPAAm-HPMA) hidrojel filmlerin LCST değerleri 19 ile 23 derece arasında bulunmuştur. Bu değer literatürde bildirilen pNIPAAM LCST değerinden anlamlı derecede düşüktür. pH a bağlı kontrollü ilaç salım testleri sonuçlarına göre Kloramfenikol için pH 1.8'de daha fazla salım gerçekleşirken Ampisilin hem pH 1.8'de hem de pH 7'de yüksek salım göstermiştir. Kloramfenikol için en yüksek salım miktarına pH 1.8'de 48 saat sonunda ulaşılmıştır (92 ng/g). Ampisilin için en yüsek salım miktarına pH 7'de (99 ng/g) ulaşılmıştır. MCF 7A insan kanserli meme hücresi üzerinde gerçekleştirilen sitotoksitite test sonuçlarına göre p(NIPAAm-HPMA) kopolimer hidrojellerin MCF 7A kanser hücresi üzerinde toksik bir etkiye sahip olmadığı sonucuna ulaşılmıştır.