Elucidation of the denaturation mechanism of urea on macromolecules in aqueous medium

Bu tez çalışmasında, sulu çözeltilerdeki makromoleküllerin üreden kaynaklanan çözünürlük değişiklikleri, poli (N-izopropilakrilamid) (PNIPAM) ve poli (N, N-dietilakrilamid) (PDEA) alt kritik çözelti sıcaklığı kullanılarak 6.0 molar üre konsantrasyona kadar incelenmiştir. İstenen makromoleküllerin üre ile çökmüş durumunu çalışabilecek uygun ölçüm tekniklerinin bulunmaması nedeniyle, çökmüş makromolekül - üre etkilşimlerini çalışabilecek sıcaklık kontrollü ATR–FTIR spektroskopi tabanlı bir yöntem geliştirilmiştir. Alt kritik çözelti sıcaklığı ölçümleri ile üre konsantrasyonu artarken PDEA'nın çözünürlüğünün arttığı ancak moleküler yapıları çok benzer olmasına karşın PNIPAM'ın monotonon bir şekilde çözünürlüğün azaldığı gösterilmiştir. Bu farklılığı daha da araştırmak için sıcaklık gradyanlı ATR-FTIR ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, 6.0 M'ye kadar olan ürenin çökmüş makromoleküllere birikmesi gözlenmemiştir ve bu da ürenin bulutlanma mekanizması hakkında şüphe uyandırmaktadır. Ayrıca, yüksek (> 3.0 M) üre konsantrasyonlarında, PNIPAM ve PDEA'nın çökmüş formu, çözelti içindeki sıcaklık gradyanının daha soğuk kısımlarına doğru birikerek, makromolekülün tercih edilen formunun çözünür (çökmemiş) form olduğunu göstermektedir. Bu şaşırtıcı sonuçlar, hem PNIPAM hem de PDEA'nın alt kritik solüsyon sıcaklığının üstünde bulunan ve yüksek üre konsantrasyonlarında çözünür formu tercih ettiğini görülmüştür. Moleküler mekanizma olarak, üre molekülleri, PNIPAM'nin amit grupları arasında "yapıştırıcı" görevi görmesi ve makromoleküllerin intra- ve inter- moleküler kısımlarını birbirlerine yaklaştırması ve bu sayede makromolekülleri çökmüş gibi davranmasını sağlamaktadır. Ancak bu mekanizma PDEA makromolekülünde etkili olmamaktadır. Bulgularımız sadece sulu faz olgularına değil, aynı zamanda sulu ortamda makromoleküllerin çökmüş fazına ışık tutmaktadır.