Moleküler baskılı floresannanoparçacıkların sentezlenmesi ve sensörsistemlerinde kullanımlarının incelenmesi

Son yıllarda üstün floresans özellikleri, fotokimyasal kararlılıkları ve farklı uygulama alanlarında kullanım kabiliyetleri lantanit (nadir toprak elementi) katkılı üst enerji dönüşümü yapabilen nanoparçacıkların (upconversion nanoparticles - UCNP) farklı birçok alanda ilgi çekmesine ve sıkça kullanılan kuantum dot ve organik boyalara kıyasla tercih edilmesine sebep olmuştur. UCNP yapıları, gün ışığında çıplak gözle görülebilecek şiddetli ışıma yapmaları, toksik olmamaları, yüksek foto kararlılık göstermeleri ve biyouyumlu olmaları gibi nedenlerle tıbbı görüntüleme, tedavi, ilaç salımı, adli bilimler gibi alanlarda sıklıkla kullanılmaktadırlar. Farklı geometri ve boyutlarda sentezlenebilen bu yapıların birçok sensör uygulamasında da başarılı bir şekilde kullanılabildiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında, β– fazına sahip iterbiyum (Yb) ve erbiyum (Er) katkılı sodyum itriyum florür (NaYF4) matrisi (β–NaYF4:Yb3+, Er3+) UCNP yapısı olarak sentezlenmiştir. Azoik bir boyar madde olan basic red 9 (BR9) molekülü, model bir bileşik olarak seçilmiş ve bu bileşiğe özgü moleküler baskılı polimer (MBP) ile UCNP yüzeyi modifiye edilmiş ve UCNP temelli floresan bir sensör sistemi geliştirilmiştir. Tez kapsamında UCNP'lerin farklı hidrotermal yöntemler ile sentezleme süreci optimize edilmiş, en uygun sentez yöntemi belirlenmiş ve elde edilen bu nano yapıların karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen UCNP'lerin yüzeyleri, 3 farklı yöntem ile MBP tabakası ile kaplanmış ve en uygun modifikasyon yöntemi tespit edilmiştir. Belirlenen en uygun yöntem kapsamında, UCNP yüzeyi önce tetraetilortosilikat (TEOS) ile ardından trietoksivinil silan (TEVS) ile modifiye edilmiş ve yüzeylere vinil grupları kazandırılmıştır. Bir sonraki adımda UCNP'lerin BR9 baskılı polimerik yapı ile kaplanması için monomer ve hedef molekül arasında oluşan kompleks kararlılığının spektroskopik yöntemler ile değerlendirilmesi ve tersinir katılmaayrılma zincir transfer (RAFT) polimerizasyonu tekniği ile moleküler baskılı polimer tabakanın UCNP etrafında oluşturulması çalışmaları yürütülmüştür. Elde edilen yapıların morfolojik özellikleri ve kimyasal yapıları fourier dönüşüm spektroskopisi-attenuated total relectance (ATR-FTIR), (aramalı elektron spektoroskopisi (SEM), taramalı elektron spektoroskopisi-enerji dağıtıcı X-ray (SEM-EDX), X ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), X-ray defraktometresi (XRD) gibi deneysel tekniklerle aydınlatılmıştır. Karakterizasyonları tamamlanan moleküler baskılanmış polimer ile kaplanmış UCNP yapılarının (MBP@UCNP) hedef molekül olan BR9'a karşı bağlanma, tanıyıcılık ve seçicilik performansları değerlendirilmiştir. MBP@UCNP yapılarının yüksek bağlanma kapasitesi ve tekrar kullanılabilirlik gösterdikleri ve diğer boyar maddelere oranla azoik hedef moleküle karşı tanıyıcılık ve seçimlilik sergiledikleri tespit edilmiştir. MBP@UCNP yapılarının en düşük tespit limiti (LOD) değeri 0.7 ppb bulunmuştur ki bu değer literatürle kıyaslandığında oldukça düşüktür. Geliştirilen sensör sisteminin performansı gerçek su numuneleri ile yapılan bağlanma çalışmaları ile de test edilmiştir. Yürütülen çalışmalar neticesinde, model olarak seçilen BR9 varlığında uygulanan yöntemin oldukça başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu durum, farklı hedef moleküllere özgü sensör sistemlerinin benzer deneysel tekniklerle geliştirilebileceğine yönelik önemli bir potansiyel arz etmektedir.