Sıvı Kristal Şablonlu Polimerik Mikroparçacıkların Sentezi, Sensör Uygulamalarının Geliştirilmesi Ve İlaç Alım-Salım Uygulamaları Potansiyelinin Araştırılması

TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2020

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Mayıs 2018
Bitiş Tarihi: Ağustos 2020

Proje Özeti

Mikroparçacıklar günümüzde ilaç, kozmetik, elektronik ve kimya endüstrilerinde geniş uygulama alanlarında kullanılmaktadırlar. Şekil, yüzey kimyası, gözeneklilik, kimyasal yapı vb. özellikleri kullanım amaçlarına göre farklılaşmakta olan mikroparçacıklar için bu özellikler üzerinde hakimiyet sağlayacak yöntemlerin geliştirilmesine kullanım alanlarının geliştirilmesi, yeni özellikler kazandırılması ve süreç performanslarının arttırılması sebebiyle ihtiyaç duyulmaktadır. Önerilen bu proje sıvı kristal şablonları kullanarak farklı şekillerde ve nanoyapılarda polimerik mikroparçacıkların sentezinin ve karakterizasyonunun yapılmasını, sensör uygulamalarının geliştirilmesini ve ilaç alım/salım uygulamalarına yönelik öncül testlerinin yapılmasını amaçlamaktadır.

Sıvı kristaller, kristaller gibi düzenli yönelimdeki moleküllerden oluşan fakat akışkan özellik gösteren fazlardır. Sıvı kristallerin düzenli yönelimlerinden ve akışkan özelliklerinden faydalanarak düzenli içsel yapılarda polimerik malzemeler sentezlenebilmektedir. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda sıvı kristal şablonları kullanarak sıradan (izotropik) sıvılar ile sentezlenemeyecek içsel yapılarda mikroparçacıkların sentezlenebileceği gösterilmiştir ancak sıvı kristal şablonlu sentez yöntemleri sıvı kristallerin sulu emülsiyonlarından sentezlenebilen parçacıklar (ve dolayısıyla şekiller) ile limitli kalmıştır. Önerilen bu projede sıvı kristallerin düzenli yapılarından faydalanılarak konvansiyonel ve sıvı kristal emülsiyonu içeren yöntemler ile sentezlenmesi mümkün olmayan şekiller ve içsel yapılardaki polimerik mikroparçacıkların sentezlenmesi hedeflenmiştir. Bunun yanında kiral katkılı nematik fazlar olan kolesterik faz şablonlarını kullanarak parçacıklara göz ile görülebilen yapısal renkliliğin de kazandırılması hedeflenmiştir. Bu yöntemler ile sentezlenecek mikroparçacıkların sahip oldukları şekil, içsel yapı ve yapısal renklilikleri sayesinde sensör ve ilaç alım-salım uygulamalarına uygunluğu öngörülmekte olup proje kapsamında bu doğrultuda çalışmaların yapılması da planlanmaktadır.

Önerilen çalışmada sıvı kristallerin elastisitesi ve temas halindeki yüzeyler ile etkileşimlerinin bir sonucu olan yüzey yönelimi arasındaki rekabetin avantajları kullanılacaktır. Sıvı kristal yönelimi, boyut, gerinim ve şekil kısıtlaması faktörlerinin etki ettiği bu rekabetin parçacıkların son şekli üzerine etkisinin tek tek incelenmesine olanak sağlayacak olan yuvarlak, kare, dikdörtgen, üçgen ve yıldız şeklinde kalıplar kullanılacaktır. Sıvı kristal-reaktif mezojen karışımları hazırlanarak belirtilen kalıp şekillerinde polimerizasyon yapılacak ve tepkimeye girmemiş sıvı kristallerin ekstraksiyonu sonucu sıvı kristal şablonlu sentezlenen polimerlere has bir davranış olan anizotropik büzüşme sonrası parçacıklar son şekillerini ve nano yapılarını alacaklardır. Kullanılacak kalıp şekli, kalıp boyutu, kalıp köşe açıları, alan kısıtlaması, sıvı kristal fazı (nematik ve kolesterik fazlar) gibi etkilere bağlı olarak parçacıkların kavuşacağı son şekil, nanoyapı ve renklilik, mikroskobik görüntüleme, taramalı elektron mikroskobu ile görüntüleme, spektrofotometre gibi yöntemler kullanılarak karakterize edilecektir. Sentezlenecek parçacıkların sensör testleri ise kontrollü vakum ortamında yapılacaktır. Sensör analiti olarak endüstriyel kullanıma bir model oluşturmak için tolüen, tıp uygulamalarına örnek oluşturmak için aseton kullanılması planlanmıştır. İlaç alım-salım uygulamaları testleri ise sıvı ortamda boyar madde veya bovin serum albumin (BSA) proteini kullanılarak yapılacaktır.

Bu çalışma kapsamında geliştirilecek polimerik mikroparçacık sentez yöntemleri ile istenilen şekle, nanoyapıya ve renkliliğe sahip mikroparçacıkların sentezlenebilmesi için bilgi ve kılavuz edinilecektir. Sentezlenecek yeni şekil ve içsel yapılardaki mikroparçacıklar ile yeni uygulamalar için araçlar elde edilecektir. Önerilen proje kapsamında geliştirilecek sensör ve ilaç alım-salım uygulamaları ile bilimsel ve teknolojik alanda literatüre katkıda bulunulacaktır. Ayrıca, günümüzde 5 milyar dolar gibi global pazara sahip olan mikroparçacık endüstrisine yeni bir ürün sınıfı sunulacaktır.