Karragenan, inülin ve dekstran kriyojellerinin hazırlanması ve bunların biyomolekül ayrımında kullanımının araştırılması

Yapılan bu tez çalışması kapsamında doğal polimer olan ?-karragenan, inülin ve dekstranın süpermakro gözenekli kriyojelleri kriyopolimerizasyon tekniği ile sentezlenmiştir. Kriyojeller farklı mol oranlarında çapraz bağlayıcı içerecek şekilde hazırlanmış ve böylece çapraz bağlayıcı miktarının kriyojeller üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Sentezlenen kriyojellerin morfolojik analizleri optik mikroskop ve Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM) ile belirlenmiştir. Kriyojellerin yapısal analizleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Işımalı Spektroskopisik Analizi (FT-IR) ile belirlenmiş olup, termal kararlılıkları Termogravimetrik Analiz (TGA) cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen kriyojellerin, biyomolekül, organik boya ve pestisit gibi yapıları sulu çözeltilerden uzaklaştırma veya ayırma ya da adsorpsiyon çalışmalarında kullanım potansiyelleri araştırılmıştır. Bu bağlamda ?-karragenan, inülin ve dekstran kriyojelleri kullanılarak hemoglobin, whey (WP) ve bovin serum albümin (BSA) proteinleri ve lizozim, pektinaz ve selülaz enzimleri ve L-Arjinin (L-Ar) ve L-Glutamik asit (L-Glu) amino asitleri ve askorbik asit ve riboflavin vitaminleri gibi biyomoleküllerin ve sodyum diklofenak, sülfametaksazol ve trimetoprim ilaçlarının adsorpsiyon çalışmaları yapılmıştır. ?-Karragenan kriyojeli 168,9±15,2 mg/g lizozim, 49,3±18,4 mg/g hemoglobin ve 70,2±1,6 mg/g L-Ar adsorplamıştır. Dekstran kriyojeli 128,1±9,4 mg/g riboflavin adsorplamıştır. İnülin kriyojeli 13,1±7,8 mg/g trimetoprim ve inülin TETA ile modifiye formu yani inülin-TETA kriyojeli 27,5±2,1 mg/g sodyum diklofenak ve 33,7±10,3 mg/g sülfametaksazol ilaçlarını adsorplamıştır. Kriyojellerin boya, pestisit adsorpsiyonu çalışmaları dekstran kriyojelleri kullanılarak yapılmıştır. Dekstran kriyojelleri kullanılarak yapılan metilen mavisi (MM) ve 1'-dimetil-4,4'-bipiridinyum diklorür (parakuat (PK)) boya/pestisit adsorpsiyonu çalışmalarında MM için maksimum adsorpsiyon kapasitesi 10,7±0,1 mg/g ve PK için maksimum adsorpsiyon kapasitesi 2,9±0,3 mg/g olarak hesaplanmıştır. Ayrıca dekstran kriyojelleri için PK ve 2,4-D pestisitleri karıştırılarak yapılan adsorpsiyon çalışmaları sonucunda dağılım katsayısı, seçicilik katsayısı ve uzaklaştırma yüzdeleri hesaplanmıştır. Bu değerler PK için sırasıyla 442±14,8 mL/g, 3,3±0,02 ve % 52,5±7,1 olarak hesaplanmıştır. 2,4-D pestisiti için dağılım katsayısı 132±18,4 mL/g ve uzaklaştırma yüzdesi % 29,2±1,4 olarak hesaplanmıştır. Bunlara ilaveten, amoksisilin trihidrat (AMX) ilacı inülin kriyojeline yüklenmiş ve inülin kriyojellerinin ilaç salım sistemi olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Ayrıca tez kapsamında hazırlanan tüm kriyojellerin kan uyumluluğu ve hidrolitik olarak bozunmaları incelenerek biyomedikal alanda kullanım potansiyelleri araştırılmıştır.

Within the scope of this thesis, supermacroporous cryogels from ?-carrageenan, inulin and dextran natural polymers were synthesized by cryopolymerization technique. The cryogels were prepared to contain cross-linkers in different molar ratios, thus showing the effect of the amount of cross-linking on cryogels. Morphological analyzes of synthesized cryogels were determined by optical microscope and Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM). Structural analyzes of the cryogels were determined by Fourier Transform Infrared Radiation Spectroscopic Analysis (FT-IR) and their thermal stability was performed using Thermogravimetric Analysis (TGA). The potential of synthesized cryogels to remove/separate/adsorption materials such as biomolecules, organic dyes and pesticides from aqueous solutions was investigated. Adsorption studies of biomolecules such as L-Arginine (L-Ar), L-Glutamic acid (L-Glu), bovine serum albumin (BSA) and whey protein (WP) were performed using ?-carrageenan, inulin and dextran cryogels. In addition, adsorption studies of ascorbic acid, riboflavin vitamins and sodium diclofenac, sulfamethoxazole and trimethoprim drugs were performed using ?-carrageenan, inulin and dextran cryogels. ?-Carrageenan cryogel adsorbed 168.9±15.2 mg/g lysozyme, 49.3±18.4 mg/g hemoglobin and 70.2±1.6 mg/g L-Ar. Dextran cryogel adsorbed 128.1±9.4 mg/g riboflavin. Inulin cryogel adsorbed 13.1±7.8 mg/g trimethoprim and inulin-TETA cryogel 27.5±2.1 mg/g sodium diclofenac and 33.7±10.3 mg/g sulfamethoxazole. Dye/pesticide adsorption studies of cryogels were performed using dextran cryogels. In methylene blue (MM) and 1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium dichloride (praraquat (PK)) dye/pesticide adsorption studies using dextran cryogels, the maximum adsorption capacity for MM was 10.7±0.1 mg/g and the maximum for PK adsorption capacity was calculated as 2.9±0.3 mg/g. In addition, for dextran cryogels, as a result of adsorption studies by mixing PK and 2,4-D pesticides, distribution coefficient, selectivity coefficient and removal percentages were calculated. These values were 442±14.8 mL/g, 3.3±0.02 and 52.5±7.1% for PK, respectively. The distribution coefficient for the 2,4-D pesticide was 132±18.4 mL/g and the removal percentage was 29.2±1.4%. In addition, the amoxicillin trihydrate (AMX) drug was loaded of inulin cryogel and its use as a drug delivery system was investigated. In addition, blood compatibility and hydrolytic degradation of cryogels were investigated and their use in biomedical area was investigated