Synthesis, Characterization and Sensor Studies of Thiophene Conjugated Copolymers

Abstract

Bu tez, biyosensör ve biyogörüntüleme uygulamaları için katyonik ve iyonik olmayan monomerlerin ve bunlara karşılık gelen polimerlerin sentezini, karakterizasyonunu içerir. Katyonik polimerler oksidatif polimerizasyon yoluyla sentezlendi ve yapısal ve optik özellikleri NMR, Kütle Spektroskopisi, Absorbans Spektroskopisi, Floresan Spektroskopisi, Raman Spektroskopisi, Dinamik Işık Saçılması, Zeta Potansiyel Yük Analizi ve Kuantum Verim Analizi kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edildi. 3-bütoksi-4-metiltiyofen (M1) ve N-alil-N-metil-N-(3-((4-metiltiyofen-3-il)oksi)propil)prop-2-en-1-aminyum (M2) monomerlerinin değişen oranlarıyla üretilen homopolimerler ve kopolimerler, çeşitli uygulamalardaki performansları açısından analiz edildi. Tezin önemli bir odağı, özellikle nanometre aralığında (5-30 nm) polimer noktalarının (Pdots) yapılarını optimize ederek, bu nanomalzemelerin kan-beyin bariyeri (BBB) boyunca geçirgenliğini potansiyel terapötik kullanımlar için artırmaya yerleştirildi. Sentezlenen polimerler arasında P4 (1:1 oranında M1/M2), BBB'yi geçmede üstün performans gösterdi. Ek olarak, tez, özellikle ağız sağlığı bağlamında, Candida türlerinin tespiti için optik problar olarak katyonik polimerlerin uygulanmasını araştırmaktadır. Polimerler, Candida bağlanması için gelişmiş floresans ve yüksek özgüllük göstererek, Oral Kandidiyazis'in invaziv olmayan tespiti için büyük bir potansiyel göstermektedir. Bulgular, bu katyonik polimerlerin Oral Candida'nın erken tespiti için etkili tanı araçları olarak hizmet edebileceğini ve klinik yönetim için önemli bir vaat sunabileceğini göstermektedir. Bu tez, katyonik polimerleri ve Pdot'ları hem oral mantar enfeksiyonlarını tespit etmek hem de özellikle kan-beyin bariyeri boyunca ilaç iletimini iyileştirmek için potansiyel biyomedikal uygulamalar için oldukça etkili malzemeler olarak sunmaktadır.

This thesis includes the synthesis and characterization cationic and non-ionic monomers and their corresponding polymers for the application bioimaging and biosensing applications. The cationic polymers were synthesized via oxidative polymerization, and their structural and optical properties were thoroughly characterized using NMR, Mass Spectroscopy, Absorbance Spectroscopy, Fluorescence Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Dynamic Light Scattering, Zeta Potential Charge Analysis, and Quantum Yield Analysis. The homopolymers and copolymers, produced with varying ratios of 3-butoxy-4-methylthiophene (M1) and N-allyl-N-methyl-N-(3-((4-methylthiophen-3-yl)oxy)propyl)prop-2-en-1-aminium (M2) monomers, were analyzed for their performance in various applications. A significant focus of the thesis was placed on enhancing the permeability of these nanomaterials across the blood-brain barrier (BBB) for potential therapeutic uses, particularly by optimizing the structures of polymer dots (Pdots) in the nanometer range (5-30 nm). Among the synthesized polymers, P4 (1:1 ratio M1/M2) demonstrated superior performance in crossing the BBB. In addition, it is investigated the application of cationic polymers as optical probes for the detection of Candida species, especially in the context of oral health. The polymers demonstrated enhanced fluorescence and high specificity for Candida binding, showing great potential for noninvasive detection of Oral Candidiasis. The findings suggest that these cationic polymers could serve as effective diagnostic tools for the early detection of Oral Candida, offering significant promise for clinical management. The thesis presents cationic polymers and Pdots as highly effective materials for both detecting oral fungal infections and for potential biomedical applications, particularly in improving drug delivery across the blood-brain barrier.