Manyetit-altın hibrit nanopartiküllerin sentezi, karakterizasyonu ve mikroyapıların eldesinde kullanılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ERDEM ALP
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): NİHAL AYDOĞAN
Özet:Son yıllarda manyetik demir oksit nanopartiküllerin sentezine olan ilgi özellikle hedefli ilaç taşınımı, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), manyetik hipertermi ve biyo algılama gibi uygulamalar nedeniyle hızla artmaktadır. Manyetik demir oksit nanopartiküller fiziksel ve kimyasal olarak kararlı olmalarının yanı sıra, üretimleri ucuz, biyouyumlu ve çevresel olarak güvenilirdir. Bu avantajlarından hareketle bu tez çalışmasında birlikte çöktürme ve ısıl bozunma yöntemleriyle demir oksit nanopartiküller sentezlenmiştir. Isıl bozunma yöntemiyle eş boyut dağılımına sahip, kararlı ve kümeleşme eğilimi göstermeyen demir oksit nanopartiküller elde edilirken; kolay, ucuz ve hızlı bir sentez yöntemi olan birlikte çöktürme yöntemiyle hidrofilik Fe3O4 nanopartiküller elde edilmiş, aynı zamanda sentez parametreleri de değiştirilerek sentez için önemli optimizasyonlar gerçekleştirilmiştir. Böylece hem hava hem de N2 ortamında dar boyut dağılımına sahip süperparamanyetik demir oksit nanopartiküller (SPION'lar) sentezlenerek bu yönteme etki eden faktörler detaylı bir şekilde ortaya konmuştur. Son yıllarda bilim insanlarının ilgisini çeken başka bir konu da çok fonksiyonlu hibrit nano partiküllerdir. Özellikle manyetik demir oksit nanopartiküllerle birlikte plazmonik ve optik özellikleri, biyouyumlu olmaları ve kolay yüzey modifikasyonu ile ön plana çıkan altın nanopartiküllerin oluşturduğu Au-Fe3O4 dambıl nanopartiküller birçok avantaja sahiptir. İki tarafı da farklı ligandlarla kolayca modifiye edilebilen bu yapılar, optik ve manyetik özelliklerinin de avantajını kullanarak katalizör ve biyomedikal uygulamalar başta olmak üzere farklı kullanım alanları için önemli bir potansiyel taşımaktadır. Burada yapılan çalışmada ise Au-Fe3O4 dambıl nanopartiküllerin farklı boyutlardaki altın nanopartiküllerle ve farklı indirgeyici ajanlarla sentezi gerçekleştirilmiş, ayrıca yüzey modifikasyonları yapılarak söz konusu yapılar amfifilik hale getirilmiştir. Gerek manyetit nanopartiküller, gerekse Au-Fe3O4 dambıl nanopartiküller tek başlarına birçok uygulama alanı için potansiyel yapılar olsalar da, bu partiküllerin bir araya gelerek oluşturduğu kapsüller hem aktif maddelerin enkapsülasyonu, hem de bu partiküllerden ileri gelen eşsiz özellikleriyle daha da önemli hale gelmektedirler. Bu amaçla inorganik nanopartiküllerden oluşturulan kapsüller son yıllarda sıkça çalışılmıştır. Bu kapsül yapılarından biri, manyetik nanopartiküllerin su hava ara yüzeyinde kendiliğinden bir araya gelerek oluşturduğu sıvı bilyelerdir. Bu yapılar, minyatür kimyasal reaktörlerden manyetik alanla yönlendirilebilen mikro sıvı depolarına kadar bir çok uygulama alanı bulmasıyla büyük bir ilgi çekmeye başlamışlardır. Bu nedenle bu çalışmada manyetik sıvı bilyelerin elde edilmesi hedeflenmiş, tez çalışmasının ilk bölümünde sentezlenen hidrofilik manyetit nanopartiküller uygun yüzey modifikasyonu yapılarak hidrofobik hale getirilmiş ve farklı hacimlerdeki su damlaları toz halindeki hidrofobik manyetit nanopartiküller üzerinde yuvarlanarak sıvı bilyeler başarıyla elde edilmiştir. Ayrıca Janus partiküller de kapsül oluştururken tercih edilen diğer yapılardır. İki yüzü de farklı ıslanabilirliğe sahip olan Janus partiküller, su/yağ ara yüzeylerine olan ilgileri nedeniyle Pickering emülsiyon oluşturmak için dikkat çeken yapılardır. Bu şekilde oluşturulan yapılar genellikle mikron üstü kapsüller olup, mikron altı kapsüllerin oldukça az görüldüğü ve ancak son yıllarda yapılan çalışmalarda bu konunun ön plana çıktığı anlaşılmaktadır. Bu nedenle Au-Fe3O4 dambıl nanopartiküllerle bu tarz yapıların eldesi hedeflenmiş ve literatürde ilk defa bu çalışmada amfifilik Au-Fe3O4 dambıl nanopartiküllerle Pickering emülsiyonlar oluşturulup 143,91 22,20 nm'lik çapa sahip kapsüller elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında, farklı sentez yöntemleri ve yüzey modifikasyonlarıyla çeşitli manyetit ve altın nanopartiküller sentezlenmiş, ayrıca bu nanopartiküllerin kendiliğinden kümeleşmesiyle önemli kullanım potansiyeline sahip çok yönlü kapsül yapılar başarıyla elde edilmiştir.