Silika Nanopartiküller ile Kompozit Hidrojellerin Fotobaşlatılmış Polimerizasyon Reaksiyonu ile Hazırlanması

Bu çalışmada, (3-merkaptopropil) trimetoksisilan (MPTMS) ile modifiye edilmiş silika nanopartiküller, (SiO2-MPTMS) başarı ile hazırlandı. Dinamik Işık Saçılımı (DLS) ile SiO2-MPTMS nanopartiküllerin ortalama boyutu 341 nm olarak (etanolde) ölçülürken, Taramalı Geçirimli Elektron Mikroskobu (STEM) analizleri nanopartiküllerin nano boyutlu olduğunu doğruluyarak partikül şekillerinin küresel yapıda olduğunu gösterdi. Daha sonra, ağırlıkça çeşitli oranlarda (% 0,25, % 0,50, % 0,75 ve % 1,0) SiO2-MPTMS nanopartikülleri içeren N-izopropil akrilamid (NIPAM) ve polietilen glikol diakrilat (PEGDA; çapraz bağlayıcı) reçinelerinden oluşan formülasyonlar, Dimetoksi-2-fenilasetofenon (DMPA; fotobaşlatıcı) varlığında fotobaşlatılmış polimerizasyon reaksiyonuna uğratılarak 3D yapılı nanokompozit hidrojeller hazırlandı. Termal Gravimetrik Analizör (TGA) ile, nanokompozit hidrojellerin termal kararlılıklarının 330 0C' ye kadar devam ettiği ve termal bozulma adımlarının, birbirleri ile yakın sıcaklık değerlerinde olduğu tespit edildi. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi ile saf ve nanokompozit hidrojellerin morfolojik yapıları incelendi ve bu malzemelerin, gözenekli ve pürüzsüz yapı iskeletine sahip oldukları ortaya koyuldu. Ayrıca, SiO2-MPTMS nanopartiküllerinin (%0,50) ağ yapı içerisinde, bağlarda lokalize olarak, homojen bir şekilde dağıldığı görüldü.

Preparation of Composite Hydrogels with Silica Nanoparticles by Photoinitiated Polymerization Reaction

In this study, (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) modified silica nanoparticles (SiO2-MPTMS) were successfully prepared. The average size of SiO2-MPTMS nanoparticles was measured by Dynamic Light Scattering (DLS) as 341 nm in ethanol, while Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) analyzes confirmed that the nanoparticles were nano-sized and revealed that their shapes were spherical. Then, 3D nanocomposite hydrogels were prepared by incorporating SiO2-MPTMS nanoparticles in various ratios (0.25, 0.50, 0.75 and 1.0 wt %) into an acrylate resin consisting of N-isopropyl acrylamide (NIPAM) and polyethylene glychol diacrylate (PEGDA; as a crosslinker) by the photoinitiated polymerization reaction with Dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA; as a photoinitiator). By Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) measurements, it was determined that the nanocomposite hydrogels maintained their thermal stability up to 330 0C and the thermal degradation steps were close to each other. Scanning Electron Microscopy (SEM) study showed that the neat and nanocomposite hydrogels’ morphological structures were in the porous and smooth scaffold, and also that the SiO2-MPTMS nanoparticles (0.50 wt %) were homogeneously distributed in the network structures of hydrogels, localized in the bonds.

___

  • Ashraf, M.A., Peng, W., Zare, Y., Rhee, K.Y., 2018. Effects of size and sggregation/ agglomeration of nanoparticles on the interfacial/ interphase properties and tensile strength of polymer nanocomposites. Nanoscale Research Letters, 13, 214.
  • Aydinoglu, D., Karaca, N., Ceylan, Ö., 2021. Natural carrageenan/ psyllium composite hydrogels embedded montmorillonite and investigation of their use in agricultural water management. Journal of Polymers and the Environment, 29, 785-798.
  • Balamurugan, S.S., Soto-Cantu, E., Cueto, R., Russo, P.S., 2010. Preparation of organosoluble silica-polypeptide particles by ‘click chemistry’. Macromolecules, 43(1), 62-70.
  • Bissadi, G., Weberskirch, R., 2016. Efficient synthesis of polyoxazoline-silica hybrid nanoparticles by using the “grafting-onto” approach. Polymer Chemistry, 7, 1271-1280.
  • Hoyle, C.E., Bowman, C.N., 2010. Thiol-ene click chemistry. Angewandte Chemie International Edition, 49(9), 1540-1573.
  • Irmukhametova, G.S., Mun, G.A., Khuntoryanskiy, V.V., 2011. Thiolated mucoadhesive and pegylated nonmucoadhesive organoslica nanoparticles from 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. Langmuir, 27(15), 9551-9556.
  • Işın, D., Kayaman-Apohan, N., Güngör, A., 2009. Preparation and characterization of UV-curable epoxy/ silica nanocomposite coatings. Progress in Organic Coatings, 65(4), 477–483.
  • Kickelbick, G., Holzinger, D., Ivanovici, S., 2008. Organically functionalized silica nanoparticles. In: Schubert, U., Hüsing, N., Laine, R., (editors). Germany: Springerlink, 127-133.
  • Karaca, N., 2021. The Synthesis and characterization of polyorganosiloxane nanoparticles from 3-mercaptopropyltrimethoxysilane for preparation of nanocomposite films via photoinitiated thiol-ene polymerization. Turkish Journal of Chemistry, 45(3), 761-774.
  • Karaca, N., Temel, G., Balta, D.K., Aydin, M., Arsu, N., 2010. Preparation of hydrogels by photopolymerization of acrylates in the presence of type I and one-component type II photoinitiators. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 209, 1-6.
  • Kurttner, C., Maier, P.C., Kunert, C., Schlaad, H., Fery, A., 2013. Direct thiol-ene photocoating of polyorganosiloxane microparticles. Langmuir, 29(52), 16119-16126.
  • Liberman, A., Mendez, N., Trogler, W.C., Kummel, A.C., 2014. Synthesis and surface functionalization of silica nanoparticles for nanomedicine. Surface Science Reports, 69(2-3), 132-158.
  • Liu, Y-L., Hsu, C-Y., Hsu, K-Y., 2005. Poly(methylmethacrylate)-silica nanocompo-sites films from surface-functionalized silica nanoparticles. Polymer, 46(6), 1851-1856.
  • Lowe A.B., 2010. Thiol-ene “click” reactions and recent applications in polymer and materials synthesis. Polymer Chemistry, 1, 17-36.
  • Nakamura, M., Ishimura, K., 2008. One-pot snthesis and characterization of three kinds of thiol-organosilica nanoparticles. Langmuir, 24(9), 5099-5108.
  • Neumann, M.G., Schmitt, C.C., Catalina, F., Goi, B.E., 2007. The relation between the polymerization rates and swelling coefficients for copolymers obtained by photoinitiation. Polymer Testing, 26, 189–194.
  • Newhama, G., Evans, S.D., Ong, Z.Y., 2022. Mechanically tuneable physical nanocomposite hydrogels from polyelectrolyte complex templated silica nanoparticles for anionic therapeutic delivery. Journal of Colloid and Interface Science, 617, 224–235.
  • Nguyen, K.T., West, J.L., 2002. Photopolymerizable hydrogels for tissue engineering applications. Biomaterials, 23, 4307–4314.
  • Oktay, B., Çakmakçi, E., 2017. DOPO tethered diels alder clickable reactive silica nanoparticles for bismaleimide containing flame retardant thiol-ene nanocomposite coatings. Polymer, 131, 132-142.
  • Sowan, N., Cox, L.M., Shah, P.K., Song, H.B., Stansbury, J.W., Bowman, C.N., 2018. Dynamic covalent chemistry at ınterfaces: development of tougher, healable composites through stress relaxation at the resin–silica nanoparticles ınterface. Advanced Materials Interfaces, 5(18), 1800511.
  • Stöber, W., Fink, A., Bohn, E.J., 1968. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. Journal of Colloid and Interface Science, 26(1), 62-69.
  • Vejayakumaran, P., Rahman, I.A., Sipaut, C.S., Ismail, J., Chee, C.K., 2008. Structural and thermal characterizations of silica nanoparticles grafted with pendant maleimide and epoxide groups. Journal of Colloidal and Interface Science Science, 328, 81-91.
  • Wu, J., Xie, J., Ling, L., Ma, G., Wang, B., 2013. Surface modification of nanosilica with 3-mercaptopropyl trimethoxysilane and investigation of its effect on the properties of UV curable coatings. Journal of Coatings Technology and Research, 10(6), 849–857.
  • Xi, W., Scott, T.F., Kloxin, C.J., Bowman, C.N., 2014. Click chemistry in materials science. Advanced Functional Materials, 24(18), 2572–2590.
  • Zhang, C., Liang, K., Zhou, D., Yang, H., Liu, X., Yin, X., Xu, W., Zhou, Y., Xiao, P., 2018. High-performance photopolymerized poly(vinyl alcohol)/ silica nanocomposite hydrogels with enhanced cell adhesion. ACS Applied Materials & Interfaces, 10(33), 27692–27700.
  • Zhao, H., Liu, M., Zhang, Y., Yin, J., Pei, R., 2020. Nanocomposite hydrogels for tissue engineering applications. Nanoscale, 12, 14976-14995.
  • Zou, H., Schlaad, H., 2015. Thermoresponsive pnıpam/ silica nanoparticles by direct photopolymerization in aqueous media. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 53(10), 1260–1267.
  • Zou, H., Wu, S., Shen, J., 2008. Polymer/ silica nanocomposites: preparation, characterization, properties, and applications. Chemical Reviews, 108(9), 3893–3957.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Derin Öğrenme ile Göğüs Röntgeni Görüntülerinden COVID-19 ve Viral Pnömoni Tespiti

Pınar TÜFEKÇİ, Burak GEZİCİ

Elyaflı Kompozit Eğri Plaka Çerçevelerin Dinamik ve Burkulma Analizi

Oğuzhan DAŞ, Hasan ÖZTÜRK, Can GÖNENLİ

Kompozit Anot Elektrotlu İki Bölmeli Mikrobiyal Yakıt Pili Kullanılarak Evsel Atıksu Arıtımı ve Elektrik Üretiminin Araştırılması

Gizem Hazan AKÇAY, İrfan AR

Karma Tam Sayılı Doğrusal Olmayan Programlama (MINLP) ile Bir Mikro Şebekenin Optimum Tasarımı ve Uzun Vadeli Elektrik Üretim Planının Oluşturulması

Handan AKÜLKER, Hasan ŞILDIR, Erdal AYDIN

Şist Kayaçlarında Anizotropinin Temel ve Rezidüel Sürtünme Açılarına Etkisi

Mehmet ÖZDEMİR, Sunay BEYHAN, Kaan ERARSLAN

Tek Kullanımlık Şerit Şifreleme Yöntemi için Geliştirilmiş Anahtar Üretimi ve Değişimi ile Yüksek Güvenli Hibrit Görüntü Steganografisi

Mustafa TAKAOĞLU, Adem ÖZYAVAŞ, Naim AJLOUNİ, Faruk TAKAOĞLU

Görüntü İşleme Algoritmalarına Dayalı Olarak Manyetik Parçacık Test Görüntülerinde Kusur Tespitinin Araştırılması

Volkan SÖZERİ, Orhan KESKİN, Coşkun HARMANŞAH, İlkay KOZAK, Esma Nur KİBAR

Batı Anadolu’daki Bazı Kömürlü Miyosen Yaşlı Sahaların (Seyitömer – Tunçbilek – Değirmisaz – Çamalan / Kütahya) Jeolojik ve Tektonik Korelasyonu

Muzaffer ÖZBURAN

Lazer-Toz Yatağında Füzyon ile Üretilen Ti6Al4V Gyroid Yapıların Basma Dayanımlarının Nümerik Modellenmesi

Fatma Nur DEPBOYLU, Özgür POYRAZ, Evren YASA, Feza KORKUSUZ

Farklı Orijinli Anadolu Mandalarına Ait Süt Örneklerinin Bazı Fizikokimyasal Özellikleri ve Yağ Asidi Bileşimleri

Zeki GÜRLER, Senem GUNER, Tuğba DEDEBAŞ, Teslime EKİZ ÜNSAL