Lipit bazlı organik nanoyapıların hidrojellerin adezyonunda kullanılma potansiyelinin incelenmesi

Son yıllarda nanomalzemeler, hem endüstriyel hem de medikal uygulama alanlarında adhezifler olarak kullanılabilirliği nedeniyle oldukça ilgi çekmektedirler. Nanomalzemeler, metalik, lipit veya polimerik olmak üzere çeşitli yapıtaşları kullanılarak inorganik ya da organik yapıda sentezlenebilmektedirler. Adhezyon mekanizmasında kullanılacak nanomalzemelerin uygun yüzey özelliklerine, boyut dağılımlarına ve etkileşime geçeceği yüzeylere güçlü adsorpsiyon özelliklerine ihtiyaç duyulmaktadır. Literatürde hidrojel ve doku yüzeyleri arasında adhezif olarak rol alan nanomalzemeler, hidrojel matrisindeki ağ zincirlerine veya doku yüzeyindeki protein zincirlerine adsorpsiyon eğilimi göstermektedirler. Ağ veya protein zincirlerinin yüzeyler arasında köprü görevi görmesini sağlayan nanomalzemeler zincirler arasında bağlayıcılar olarak görev almaktadır. Son yıllarda, metal oksit, silika, çinko oksit, titanyum oksit nanopartiküller ve ya karbon nanotüpler gibi çeşitli inorganik nanomalzemeler, hidrojel ve doku yüzeyleri üzerinde adhezifler olarak kullanılmaya başlanmıştır. Tez çalışması kapsamında, literatürde ilk kez lipit organik nanomalzemelerin adhezif olarak kullanımı hedeflenmiştir. Lipit nanomalzemeler biyouyumluluk ve çeşitli malzemelerin enkapsülasyonuna olanak sağlaması gibi avantajları ile özellikle medikal alanlarda diğer nanomalzemelerden oldukça ön plana çıkmaktadırlar. Yapılan çalışmanın ilk kısmında, birçok polimerik malzemeyi ve dokuyu fiziksel özellikleri bakımından taklit etmesinden ötürü kullanımı yaygın model malzeme olarak poli(N,N-dimetilakrilamid) (PDMA) hidrojeli serbest radikal polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Hazırlanan PDMA hidrojelinin şişme davranışı, difüzyon mekanizmasının türü ve kinetiği fizyolojik koşullar altında incelenmiştir. Aynı zamanda, PDMA hidrojelinin yapısal karakterizasyonları Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ve ağ yapı özelliklerinin analizini içeren yöntemler kullanılarak yapılmıştır. Çalışmamızın ikinci kısmında, adhezif mukavemetlerinin incelenebilmesi için çeşitli organik ve inorganik nanomalzemelerin sentezleri farklı yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. SiO2, katı lipit nanopartikül ve Aqua nanotüplerinin Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile manyetik nanopartiküllerin Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ile ve Dinamik Işık Saçınımı (DLS) ile boyutları ve geometrileri hakkında bilgi edinilirken zeta potansiyel ölçümleri ile yüzey yükleri hakkında bilgi sağlanmıştır. Çalışmamızın son kısmında ise nanomalzeme dispersiyonlarının PDMA hidrojel yüzeyleri arasındaki adhezif etkinlikleri mekanik çekme testleri kullanılarak incelenmiştir. Öncelikle adhezyon çalışmalarının belirli koşullar altında gerçekleştirilebilmesi için örtüşme yüzey alanı, optimizasyon çalışmalarının ardından belirlenmiştir. Aynı zamanda Aqua nanotüp dispersiyonlarının artan derişim değerlerinin adhezyon mekanizması üzerindeki etkisi incelenmiştir. Farklı nanomalzemeler ile gerçekleştirilen karşılaştırmalarda 150±56 nm çap, 4-9 μm aralığındaki uzunluk değerine ve -23,7±0,2 mV zeta potansiyeline sahip Aqua nanotüpleri başarılı bir adhezif özellik sergilemiştir. Model PDMA hidrojeli haricinde farklı malzeme türleri olarak, jelatin hidrojel ve biyolojik doku örneği olan dana karaciğer doku yüzeylerinde Aqua nanotüplerinin adhezif etkinliği incelenmiştir. Aynı zamanda çalışmamızda kullanılan nanomalzemelerin karşılaştırılabilir miktardaki toz formlarının karaciğer dokularının adhezyonunda kullanımları değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar doğrultusunda boyutu, yüzey özellikleri, negatif yüzey yükü ve tübüler yapısından ötürü Aqua nanotüpleri farklı malzeme yüzeylerinde oldukça başarılı adhezif özellik sergilemiştir. Lipit Aqua nanotüplerinin iç boşluklarından yararlanılabilmesi amacıyla etken madde alım ve salım çalışmaları yapılmıştır. Lipit nanotüplerin avantajı iç ve dış yüzeylerinin farklı şekilde fonksiyonelleştirilebilir olmasıdır. Adhezyon mekanizmasında dış yüzey özelliklerinin etkin bir rol almasından ötürü iç yüzeylerinin fonksiyonelleştirilebilir olduğu suda çözünebilecek ve herhangi bir elektrostatik etkileşime yol açmayacak malzeme olan şeker enkapsülasyonu ile basit bir şekilde gösterilmiştir. Elde edilen sistemin avantajları tüm uygulama alanlarında değerlendirilmiş olup model madde taşıyabilen bir sistem olarak gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda lipit Aqua nanotüplerinin adhezif özelliğinin ve kullanım alanının üstünlüğü çalışma kapsamında sunulmuştur.