Investigation of active microparticle motion at structured oil-aqueous interfaces and microcargo release via interfacial shear
Yapılandırılmış yağ-su arayüzeylerinde aktif mikroparçacık hareketlerinin incelenmesi ve arayüzey kesme yoluyla mikrokargo salımı
- Tez No: 756016
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Arayüzler, Mikroparçacıklar, Sıvı kristaller, Interfaces, Microparticles, Liquid crystals
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
Microcargo release systems have been reported including liposome vesicles, microcapsules, and micro/nanospheres. Liquid crystal (LC) based systems offer an alternative to these release systems since they are easily fabricated and easy to use. Recently, a new method using an LC-based system for microcargo delivery has been reported that releases microcargo via the applied shear by the motile bacteria near LC/Aqueous interface. In our study, we investigated two potential systems to release microcargo on-demand by the application of interfacial shear applied with active particles. In the first part of the study, we used Janus particles formed by anisotopic coating of TiO2 particles with gold, that possess diffusiophoretic motion upon UV light exposure. We characterised Au-coated TiO2 Janus particles and their active motion in different Newtonian media. After these characterisations, we found that the active motions of these Janus particles to cease significantly when positioned at the LC/Aqueous interface because of the existing ionic medium. With calculations, we found that the electric double layer thickness at LC/Aqueous interface is comparable with the size of our Janus particles at zero salt concentration. In the second part of the study, we used paramagnetic iron oxide particles to form magnetic microstirrer assemblies at the LC/Aqueous interface upon magnetic field exposure that applies shear to release microcargo within the water-in-LC emulsion. After characterising the paramagnetic particles, we performed release studies using aqueous emulsion droplets loaded with methylene blue (MB) formed in nematic LC. In this system, the external stimuli that induced the internal flow were the shear forces caused by the rotational motion of the microstirrers at the interface. We analysed the effects of the rotational speed of the magnetic flux director and the interfacial concentration of the paramagnetic particles on the release rate of the microcargo. Our experiments at different rotation speeds revealed that the release rate of MB decreases from 100 ng/min to 25 ng/min as the rotation speed decreases in one hour of microcargo release. In addition, we found an intermediate interfacial concentration of the paramagnetic microparticles for the maximum release rate is around 20000 particles/mm2. We also showed the microscopic evidence that the rotation of the microstirrers changed the nematic director of LC locally on the interface.
Benzer Tezler
- A1-%3 Li-%0.15 Zr alaşımının mekanik davranışına yaşlanmanın etkisi
The Effect of ageing on the mechanical behavior of A1-3% Li-0.15% Zr alloy
JAFAR GHAEMİ GUİVİ
- Plazma aktüatörlerin sağanak etkilerinin hafifletilmesi için potansiyel kullanımının araştırılması
Investigation of the potential use of plasma actuators for gust mitigation
GÖKÇEN JURNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM KOLBAKIR
- Piribedil katı lipid partiküllerin formülasyonu ve in vitro-in vivo değerlendirilmesi
Formulation of piribedil solid lipid particles and their in vitro-in vivo evaluations
MÜZEYYEN DEMİREL
Doktora
Türkçe
1999
Eczacılık ve FarmakolojiAnadolu ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. YASEMİN YAZAN
- İnterlökin-2 içeren ilaç taşıyıcı sistemlerin inhalasyon formülasyonlarına yönelik çalışmalar
Studies on inhalation formulations of interleukin-2 containing drug delivery systems
BURCU DEVRİM
Doktora
Türkçe
2009
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASUMAN BOZKIR
PROF. DR. KANDEMİR CANEFE
- Numerical investigation of inertial focusing of micro andnanoparticles in curvilinear microchannels
Eğrisel mikrokanallarda mikro ve nanopartiküllerin ataletsel odaklanmasının sayısal incelenmesi
AHMET TURAN ALDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI