Design of a droplet based microfluidic reactor to synthesize chitosan coated iron oxide nanoparticles

Nanoparçacıklar yapısal, mekanik, termal, optik ve kimyasal özellikleri bakımından oldukça avantajlı malzemeler olup bu özellikleri parçacıkların boyutlarına bağlı olarak değişmektedir. Bu nedenle bu malzemeleri bir örnek olarak üretebilmek önem taşımaktadır. Genellikle nanoparçacıklar geleneksel yöntemler ile makro boyutlardaki ekipmanlar kullanılarak sentezlenmektedir ve bu tekniklerde reaksiyon koşulları istenildiği gibi kontrol edilememektedir. Öte yandan mikroakışkan sistemler ile karışma süresi, sıcaklık, konsantrasyon gibi reaksiyon koşulları çok daha iyi kontrol edilmektedir. Bu tez ise mikroakışkan bir reaktörde kitosan kaplı manyetik nanoparçacıkların sentezlenmesi üzerine yapılmış ilk çalışmadır. Bu tez kapsamında sentezlenen nanoparçacıkların kitasan çeperi ilaç taşınmasına, manyetik özelliği ise ilacın hedeflenebilmesine yarayabilecek uygulamalar için önem taşımaktadır. Literatürde kitosan kaplı manyetik nanoparçacıkların üretimi geleneksel beherli yöntemler ile gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında ise bu sentez damlacık temelli, PDMS'ten yumuşak litografi yöntemi ile üretilmiş mikroakışkan bir sistemde yapılmıştır. Mikroakışkan sistem damlacık temelli olup iki farklı kanaldan gelen kimyasallardan sıra ile damlacıklar oluşturulmakta ve sonrasında ise birleştirilerek kanal içerisinde karıştırılmaktadır. Açılı kanal girişleri kullanılarak \%95 seviyesinde bir tekrarlanabilirlik ile sıralı damlacık oluşturulmuştur. Damlacıklar her seferinde aynı oranda birleştirilmelidir, bu nedenle de kanal içi akışlar kontrol edilmiş ve damlacıkların boyut ve aralıklarının aynı olması sağlanmıştır. Damlacıklar sıralı olarak oluşturulduktan sonra sütunlu ve genişleyip daralan bir kanalda birleştirilmişlerdir. Sütunlu yapının boyutları damlaların birbirini yakalayacakları sağlayacak şekilde optimize edilmişti. Silikon yağı taşıyıcı akışkan olarak kullanılmışi damlalar ise kitosan ve demir klorür çözeltilerinden oluşturulmuştur. Kanalın ilerleyen kısmında da önceden birleştirilmiş damlalara amonyum çözeltisi eklenerek reaksiyonun tamamlanması sağlanmıştır. Sentezlenen nanoparçacıklar daha sonra elektron mikroskobu ve FTIR sistemi ile karakterize edilmiştir. Bu tez kapsamında son olarak bir yan çalışma da hirdoksiapetit nanoparçacıklarının yine aynı system kullanılarak sentezlenmesi ile yapılmıştır. Buradaki sonuçlar da taramalı electron mikroskobu ile incelenmiştir.