Investigation of active microparticle motion at structured oil-aqueous interfaces and microcargo release via interfacial shear
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: RAMAZAN UMUT DİNÇ
Danışman: EMRE BÜKÜŞOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Lipozom vezikülleri, mikrokapsüller ve mikro/nanoküreler dahil olmak üzere mikrokargo salma sistemleri literatürde rapor edilmiştir. Sıvı kristal (LC) bazlı sistemler, kolay üretilebilmeleri ve kullanımları sebebiyle salım sistemlerine bir alternatif sunmaktadır. Son zamanlarda, mikrokargo salımı için LC tabanlı bir sistem kullanan yeni bir yöntemde, LC/Su ara yüzüne yakın, hareketli bakteriler tarafından uygulanan kesme yoluyla mikrokargo salımı yapılabildiği rapor edilmiştir. Bu çalışmada, aktif parçacıklar ile uygulanan ara yüzey kesme uygulaması ile talep üzerine mikrokargo salımı için iki potansiyel sistemi araştırıldı. Çalışmanın ilk bölümünde, TiO2 partiküllerinin altınla anizotopik kaplanmasıyla oluşturulan ve UV ışığına maruz kaldığında difüzyonoforetik hareket gösteren Janus partikülleri kullanıldı. Au kaplı TiO2 Janus parçacıklarını ve bunların farklı Newtonsal ortamlarında aktif hareketleri tanımlandı. Bu karakterizasyonlardan sonra, bu Janus parçacıklarının aktif hareketlerinin, mevcut iyonik ortam nedeniyle LC/Su ara yüzüne yerleştirildiğinde önemli ölçüde durduğu bulundu. Hesaplamalarla, LC/Su ara yüzeyindeki elektriksel çift tabaka kalınlığının, sıfır tuz konsantrasyonundaki Janus partiküllerimizin boyutuyla karşılaştırılabilir olduğu belirlendi. Çalışmanın ikinci bölümünde, LC içinde su emülsiyonu içindeki mikrokargoyu salmak üzere manyetik alana maruz bırakıldığında LC/Su ara yüzeyinde kesme ile mikrokargo salımı yapabilen manyetik mikro karıştırıcı yapılar oluşturmak için paramanyetik demir oksit parçacıkları kullanıldı. Paramanyetik partiküllerin karakterizasyonu sonrasında, nematik LC içerisinde oluşturulan metilen mavisi (MB) yüklü sulu emülsiyon damlacıklarını kullanarak salım çalışmaları yapıldı. Bu çalışmalarda, iç akışı indükleyen dış uyaranlar, ara yüzeydeki mikro karıştırıcıların dönme hareketinin neden olduğu kesme kuvvetleriydi. Manyetik akı direktörünün dönme hızının ve paramanyetik parçacıkların ara yüzey konsantrasyonunun mikrokargonun salım hızı üzerindeki etkileri analiz edildi. Farklı dönüş hızlarındaki deneyler, bir saatlik mikrokargo salımında dönüş hızı azaldıkça MB'nin salım hızının 100 ng/dk'dan 25 ng/dk'ya düştüğünü ortaya koydu. Ek olarak, maksimum salım hızı için paramanyetik partiküllerin ara yüzey konsantrasyonunun yaklaşık 20000 partikül/mm2 olduğunu bulundu. Ayrıca, mikro karıştırıcıların rotasyonunun, arayüzde yerel olarak LC'nin nematik direktörünü değiştirdiğini gösteren mikroskobik kanıtları da gösterildi.