Vpliv kemijske in morfološke strukture poroznih polimetakrilatov na vezavo bioloških makromolekul - Huš, Sebastjan (visokošolska dela, 2015)
V okviru doktorske disertacije smo preučevali vpliv različnih parametrov na morfološke lastnosti visoko poroznih metakrilatnih polimerov, pripravljenih s polimerizacijo emulzij z visokim deležem notranje faze. Variirali smo vrsto iniciatorja, delež surfaktanta, delež notranje faze, razmerje med monomeri, hitrost in temperaturo mešanja ter s tem velikost por uspeli kontrolirano optimirati od submikronske pa vse do 90%m. Poleg morfologije smo optimirali tudi mehanske lastnosti, ki so pri visoko poroznih materialih zelo pomembne. Najbolj raziskan in uporabljen sistem za poliHIPE materiale je na osnovi stirena, zamrežen z divinilbenzenom in glede na to, da ima poli(metil metakrilat) že v osnovi boljše mehanske lastnosti kot polistiren, smo podobno izboljšanje pričakovali tudi pri samih poliHIPE materialih. V kombinaciji z uporabo namiznega mešala in daljšega časa mešanja, smo pripravili porozen material s hierarhično porazdelitvijo por, kateri ima pri 75 % poroznosti upogibni modul elastičnosti 211 MPa, kar je najvišji E-modul za poliHIPE materiale s primerljivo poroznostjo. V drugem delu smo pripravili porozne polIHIPE materiale na osnovi glicidil metakrilata, zamrežene z etilenglikol dimetakrilatom. Glicidil metakrilat je zanimiv, ker vsebuje za nukleofile reaktivno epoksi skupino, ki je primerna za neposredno funkcionalizacijo. Z variiranjem vrste iniciatorja, deleža surfaktanta, deleža notranje faze, razmerja med monomeroma ter hitrosti in temperature mešanja smo uspešno optimirali morfologijo, ki je bila primerna za nadaljnjo funkcionalizacijo. Žilavost materiala, ki je zelo pomembna v pretočnih sistemih, pa smo zopet uspeli izboljšati z dodatkom metil metakrilata. Pripravili smo tudi nosilce na osnovi glicidil metakrilatnih poliHIPE materialov, na katere smo z nukleofilno adicijo, preko aminskih skupin uspešno imobilizirali encim glukoza oksidaza in nosilec uporabili za modelno reakcijo oksidacije glukoze v glukonsko kislino. Aktivnost pripravljenega nosilca z vezanim encimom smo določali na FIA sistemu in kot rezultat dobili graf površine v odvisnosti od časa v obliki linearne premic, s čimer smo dokazali uspešnost imobilizacije. V zadnjem delu smo pripravljene poliHIPE materiale funkcionalizirali z različnimi tioli in funkcionalne polimere uporabili za vezavo težkih kovin srebra, svinca in kadmija iz vode. Prav tako smo vezavo težkih kovin izvedli z realnim vzorcem kontaminirane vode. Z materialom, funkcionaliziranim s pentaeritrol tetrakis (3-merkaptopropionatom), smo uspeli odstraniti 89,6 % Ag+ ionov ter 48,2 % Pb2+ ionov. Z materialom, funkcionaliziranim z 1,9-nonanditiolom pa smo uspeli odstraniti 82,3 % Ag+ ionov in 8 % Pb2+ ionov. Cd2+ ione smo na površino funkcionalnih poliHIPE materialov uspeli le adsorbirati, vendar so se ti s časom iz materiala sprali. Podobno smo pri vezavi nizkih koncentracij kovinskih ionov iz realnega vzorca, z materialom, funkcionaliziranem s pentaeritrol tetrakis (3-merkaptopropionatom), uspeli odstraniti veliko večino srebrovih ionov, z materialom, funkcionaliziranem z 1,9-nonanditiolom pa večino srebrovih in kadmijevih ionov. Rezultati dokazujejo, da so funkcionalni nosilci primerni predvsem za selektivno odstranjevanje srebrovih ionov iz kontaminirane vode.
Keywords: Disertacije; functionalization; funkcionalizacija; glicidi metakrilat; glycidyl methacrylate; mechanical properties; methyl methacrylate; metil metakrilat; poliHIPE; Polimeri; polyHIPE; polymers; porosity; poroznost; toplomehanske lastnosti