Η παρούσα ερευνητική εργασία αφορά τη σύμπλεξη αμφίφιλων τυχαίων συμπολυμερών με κβαντικές τελείες άνθρακα, μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων προς παρασκευή υβριδικών νανοσωματιδίων. Τα σύνθετα υλικά με τελείες άνθρακα έχουν προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον λόγω των βιολογικών εφαρμογών τους.
Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση του διπλά διυδρόφιλου τυχαίου συμπολυμερούς πολυ(μεθακρυλικού εστέρα της διμεθυλοαμινοαιθανόλης-co-μεθακρυλικού εστέρα της ολιγοαιθυλενογλυκόλης), P(DMAEMA-co-OEGMA). Έπειτα, συντέθηκαν κβαντικές τελείες άνθρακα (carbon dots, CDs), με αρνητικά φορτισμένες ομάδες, μέσω υδροθερμικής αντίδρασης πολυσυμπύκνωσης. Η σύμπλεξη των παραπάνω συστατικών σε υδατικά διαλύματα βασίστηκε στις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων τμημάτων τους. Επιπλέον, το συμπολυμερές τροποποιήθηκε περαιτέρω για να ενισχυθεί ο κατιοντικός χαρακτήρας του και χρησιμοποιήθηκε εκ νέου στη σύμπλεξη με τελείες άνθρακα. Παράλληλα, συντέθηκε ο ασθενής ανιοντικός πολυηλεκτρολύτης πολυ(μεθακρυλικού οξέος-co-μεθακρυλικού εστέρα της ολιγοαιθυλενογλυκόλης), P(MAA-co-OEGMA), για μελέτη της σύμπλεξης με θετικά φορτισμένες τελείες άνθρακα.
Ο μοριακός χαρακτηρισμός των πολυμερών έγινε μέσω χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγεθών (SEC) και φασματοσκοπικών μεθόδων (1H-NMR και FT-IR). Μέσω φασματοσκοπίας FT-IR χαρακτηρίστηκαν μοριακά και τα σύμπλοκα. Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των υδατικών διαλυμάτων των πολυμερών και των συμπλόκων τους και η απόκρισή τους σε εξωτερικά ερεθίσματα (pH, θερμοκρασία, ιοντική ισχύ) πραγματοποιήθηκαν μέσω πειραμάτων δυναμικής και ηλεκτροφορητικής σκέδασης φωτός (DLS, ELS) και φασματοσκοπίας φθορισμού (FS) και UV-Vis. Τέλος, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση επιλεγμένων συμπλόκων πολυμερούς/CDs με ιόντα σιδήρου (III), μέσω φασματοσκοπίας φθορισμού.
(EL)
In this master thesis, we report the complexation of charged copolymers of random architecture with carbon quantum dots via electrostatic interactions. Carbon dot-based composite nanoparticles have attracted great interest due to their biological applications.
The current study focuses on the synthesis of double hydrophilic poly(2-dimethylaminoethyl methacrylate-co-oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), P(DMAEMA-co-OEGMA) copolymer via RAFT polymerization. In addition, negatively charged carbon dots (CDs) were produced by hydrothermal polycondensation reaction. Their complexation in aqueous solutions was achieved through electrostatic interactions between the oppositely charged units. Furthermore, the copolymer was converted into a strong cationic random polyelectrolyte and was used subsequently for the complexation with carbon dots. In addition, the weak anionic random polyelectrolyte poly(methacrylic acid-co-oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), P(MAA-co-OEGMA), was synthesized by RAFT polymerization and then used to study the complexation with positively charged carbon dots.
The molecular characterization of the novel copolymers was carried out using size exclusion chromatography (SEC) and spectroscopic techniques, namely, 1H-NMR and ATR-FT-IR. The obtained complexes were characterized through FT-IR spectroscopy as well. The physicochemical characterization of aqueous solutions of the copolymers and their complexes and also their response to external stimuli (pH, temperature, ionic strength) were conducted using dynamic and electrophoretic light scattering (DLS, ELS), and spectroscopic techniques such as UV-Vis, fluorescence and FT-IR. Finally, the interaction of selected complexes with iron (III) ions was studied through fluorescence spectroscopy.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
