Gelation kinetics and mechanism of PBLG/toluene organogels

Poli(?-benzil-L-glutamat) (PBLG) tolüen gibi organik çözücülerde sıcaklıkla tersinir organojel oluşturan sentetik bir polipeptittir. Bu tezde, PBLG'nin sıcaklıkla kontrol edilebilen tersinir jel oluşturması dinamik ışık saçılımı (DLS), micro-viskozimetre, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve ultraviyole ve görünür ışık (UV-Vis) spektrometresi ile incelenmiştir. Bu model sistemde, zaman, sıcaklık, konsantrasyon ve farklı molekül ilavesinin çubuk şeklindeki polipeptitlerin jel oluşturmasına etkisi incelenmiştir. PBLG, 4-5 mg/ml olarak belirlenen kritik konsantrasyon üzerinde ve 23-26°C olarak belirlenen kritik jelleşme sıcaklığında tersinir organojel oluşturur. PBLG-tolüen sisteminin faz geçiş sıcaklıkları DSC ile 51.04°C ve 19.65°C olarak belirlenmiştir. PBLG'nin farklı sıcaklıklarda jel oluşturması için gereken zamanın konsantrasyonla azaldığı bulunmuştur. Artan PBLG konsantrasyonu ile birlikte, topak boyutu, viskozite ve saçılan ışığın şiddeti artmaktadır. Ultraviyole ve görünür ışık (UV-Vis) absorpsiyon spektrometresi ile yapılan bulanıklık ölçümü, makroskopik jelin topakların birleşmesiyle oluştuğunu göstermektedir. Kullanılan farklı ölçüm tekniklerinin karşılaştırılması sonucunda, her bir tekniğin jelleşmenin farklı bir evresine duyarlı olduğu belirlenmiştir. Jelleşmenin başlangıcı DLS ile belirlenebildiği halde, topakların büyümesi viskozimetri ile takip edilebilmiştir. Makroskopik jelleşmenin son evresi sadece ultraviyole ve görünür ışık (UV-Vis) absorpsiyon spektrometresi kullanılarak yapılan bulanıklık ölçümüyle gözlenmiştir. Bu ölçümlere dayanarak, PBLG moleküllerinin tolüen içinde zamanla jel oluşturmasını açıklayan bir model önerdik. Farklı konsantrayonlardaki PBLG tolüen çözeltilerinin zamanla değişen bulanıklık ölçümleri Avrami denklemiyle analiz edilmiştir. PBLG/tolüen konsantrasyonuna bağlı olarak Avrami üstelinin, n, 2-5 arasında değişmesi farklı büyüme mekanizmalarına işaret etmektedir.Polistiren (PS)'in PBLG/tolüen çözeltilerine yüksek oranda ilave edilebilmesi başarılmıştır. PBLG'nin makroskopik jel oluşturmadığı kritik PS konsantrasyonu ağırlıkça %82 olarak belirlenmiştir. PS'in PBLG/tolüen çözeltilerine katılması sıcaklıkla tersinir jel oluşmasını etkilememiştir. PS-PBLG/tolüen ve PBLG/tolüen çözeltilerinin DLS sonuçları benzerdir. Bu sonuç, PS'in yapı oluşumunun ilk evresine kaydadeğer bir etkisinin olmadığını göstermektedir. Buna karşılık, topakların büyümesi ve birleşmesi evrelerinde PS'in büyük bir rolü vardır. Yüksek miktarda PS içeren çözeltide PBLG'nin PS matrisi içinde 3 boyutlu ağ yapı oluşturduğu mikroskopik ölçümlerle doğrulanmıştır.