Search

Kükürbitüril tabanlı işlevsel malzemelerin hazırlanması ve biyomedikalden optoelektroniğe uzanan farklı uygulamalarda kullanımı son yıllarda yoğun şekilde çalışılmaktadır. Kükürbitürillerin konjuge -bağı içeren fotoaktif maddelerle kovalent olmayan etkileşimler aracılığıyla oluşturdukları supramoleküler yapılar, ağlar ve nanomalzemeler de araştırılmakta ve teranostik, görüntüleme, moleküler algılama ve kataliz alanlarındaki olası uygulamaları gösterilmektedir. Fakat, kükürbitüril tabanlı bu mimarilerde, kükürbitüril doğrudan kovalent bağlarla kromofora bağlanmadığından, bir moleküler reseptör olarak işlev gösterememektedir. Bu çalışmanın temel motivasyonu ise kükürbitürilin kovalent bağlarla porfirine, konjuge oligomere ve polimere bağlandığı çok işlevli platformların ve nanoyapıların sentezidir.Fotoaktif mannozlanmış porfirin ve monoproparjiloksikükürbit[7]üril tabanlı yeni bir çok işlevli porfirin-kükürbitüril konjugesi sentezlendi. Azido-fonksiyonlu tetrafenilporfirin (TPP) yapı taşı olarak kullanıldı. Öncelikle, TPP, bakır katalizörlü azit-alkin siklokatılma (CuAAC) tepkimesi ile mannozlandı. Sonrasında, monoproparjiloksikükürbit[7]üril, ikinci bir CuAAC tepkimesi ile mannozlu TPP'ye kovalent bağla bağlandı. Elde edilen supramoleküler platformun singlet oksijen üretme verimliliği ölçüldü ve işlevselleştirilmemiş TPP'ninkinden önemli derecede yüksek olduğu kanıtlandı. Supramoleküler platformun yapısında bulunan kükürbit[7]ürilin konak molekül olarak elverişliliğinin kanıtlanması amacıyla uygun bir konuk molekül, bisimidazolyum, kullanarak 1H NMR deneyleri yapıldı. Bisimidazolyumun kükürbit[7]üril ile kuşatan kompleks oluşturduğu gözlemlendi ki bu sentezlenen supramoleküler platformun, fotodinamik tedavinin yanında ilaç taşıyıcı olarak da kullanılma potansiyelini gösteren umut verici bir sonuçtur.Uygun şekilde fonksiyonel gruplarla donatılmış monomerler arasında Pd katalizli çapraz eşleşme reaksiyonları ile farklı yapıdaki konjuge oligomer ve polimerler sentezlendi ve karakterize edildi. Bu konjuge malzemelerin kovalent bağlanmış kükürbitüril ile oluşturdukları platformlar ve nanoyapılar çalışıldı. Bir konjuge oligomer, OFVBt-N3, ve bir disülfit bağı içeren çapraz bağlayıcı kullanarak THF içinde ultrason yardımlı bakırsız çıt-çıt tepkimesi ile redoks duyarlı konjuge oligomer nanoparçacıkları (CONs) sentezlendi. Ortalama 50 nm boyutlu ve küresel yapıdaki bu nanoparçacıklar suda dağıldıktan sonra da boyut (≈60 nm) ve kararlılıklarını korudular. Nanoparçacıkların sulu ortamda, glutatiyon (GSH) varlığındaki davranışları çalışıldı ve kanser hücrelerinde aşırı üretilen bir biyomolekül ve etkili bir S-S bağı kırıcısı olan GSH tarafından nanoparçacıkların bozulduğu görüldü. Dolayısıyla, bu nanoparçacıklar bir kanser ilacıyla yüklendiğinde, ilacın kanser hücrelerine hedeflenmiş iletimi, artmış geçirgenlik ve alıkonma (EPR) etkisi ve S-S bağının GSH tarafından kırılmasının işbirliği ile başarılabilir. Preparation of cucurbituril based functional materials and their use in various applications ranging from biomedicine to optoelectronics have been studied intensely over the last decade. Supramolecular assemblies, networks and nanostructures constructed through noncovalent interactions of cucurbiturils with -conjugated, photoactive compounds have also been investigated and potential applications in the areas of theranostics, imaging, sensing and catalysis have been shown. In these cucurbituril based architectures, however, cucurbituril is disabled to act as a molecular receptor since they do not involve the covalent conjugation of cucurbituril directly to chromophore. The main motivation of this study is to synthesize multifunctional assemblies and nanostructures in which cucurbituril is covalently attached to various conjugated compounds including porphyrin, conjugated oligomers and polymers.A new multifunctional porphyrin-cucurbituril conjugate based on a photoactive mannosylated porphyrin and monoporpargyloxycucurbit[7]uril was synthesized. Azido-functionalized tetraphenylporphyrin (TPP) was used as a building block. TPP was first mannosylated by copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC), then a monoporpargyloxycucurbit[7]uril was covalently attached to the mannosylated TPP with a second CuAAC reaction. Singlet oxygen generation efficiency of the supramolecular assembly was measured and found to be significantly higher than that of unfunctionalized TPP. 1H NMR experiments were performed using a suitable guest, bisimidazolium, to prove the availability of CB7 in the assembly as a host. Bisimidazolium guest was observed to form inclusion complex with CB7, which is a promising result for the potential use of this supramolecular assembly as a drug carrier in conjunction with photodynamic therapy.Conjugated oligomers and polymers were synthesized from suitably-functionalized monomers via Pd-catalyzed cross-coupling reactions and their characterizations were performed. Their assemblies and nanostructures with covalently attached functionalized cucurbiturils were investigated. Redox sensitive crosslinked conjugated oligomer nanoparticles (CONs) were synthesized from a conjugated oligomer, OFVBt-N3 and a disulfide bond-containing crosslinker via ultrasound-assisted copper-free click reaction in THF. These spherical and approximately 50 nm-sized CONs preserved their stability and size (≈60 nm) after dispersing them in water. The behavior of the CONs in the presence of glutathione (GSH) was studied in aqueous medium. It was observed that the CONs are rapidly disrupted by GSH, which is an effective S-S bond cleaving biomolecule that is overexpressed in cancer cells. These results imply that when nanoparticles are loaded with an anticancer drug, targeted delivery of the drug to cancer cells can be achieved by cooperative action of enhanced permeability and retention (EPR) effect and S-S bond cleavage by GSH. 167

Bu çalışma oligotiyofen temelli makromoleküllerin sentez ve karakterizasyonunu, ve makromoleküllerin öz-eşleşme yoluyla nanoyapıların suda inşasını tartışmaktadır. Makromoleküllerin hazırlanması için ilk olarak iki fonksiyonlu oligotiyofenlerin sentezi, karakterizasyonu, ve sonrasında amfifilik bir makromolekül elde etmek için uygun olarak fonksiyonlandırılmış polietilen glikol oligotiyofene nükleofilik yer değiştirme reaksiyonuyla bağlanmıştır.Amfifilik makromoleküllerin suda öz-eşleşmesi incelenmiştir; sonuçlanan nanoyapıların boyut ve morfolojileri, dinamik ışık saçılımı, SEM ve TEM içeren çeşitli yöntemlerle tayin edilmiştir. Bunların optik özellikleri UV-vis ve floresans spektroskopisi ile çalışıldı.Polietilen oksit'in biyouyumluluğu yüksek ve biyoparçalanabilirliği dikkate alınmış malzeme olması, biyoaktif malzeme ve kontrollü ilaç salınımı için biyolojik uygulamalara taşıyıcı olarak aday olmanı sağlamaktadır. This work discusses the synthesis and characterizations of oligothiophene-based macromolecules and the construction of nanostructures through self-assembly of these macromolecules in water. In order to prepare the macromolecules, first bi-functional oligothiophenes are synthesized, characterized and then, the properly functionalized polyethylene glycol is linked to oligothiophene through nucleophilic substitution reactions to obtain an amphiphilic macromolecule. Self-assembly of amphiphilic macromolecules in water are investigated; the size and the morphology of the resulting nanostructures are determined by various techniques including dynamic light scattering, SEM and TEM. Their optical properties are studied using UV-vis and fluorescent spectroscopies.Polyethylene oxide has been considered highly biocompatible and biodegradable material which make it candidate for the biological applications as carrier for bioactive materials and controlled releasing of the drugs. 102

Bu proje ilk olarak FRET temelli beyaz ışık emisyonu elde etmek için tekrar çöktürme metodu kullanarak suda dağılabilen konjuge nanoparçacıklar geliştirmeyi amaçlar. Boyut ve dağılımını belirleme amacıyla nanoparçacık ön çalışmaları sadece OFT Pgy ve OFVBt N3 ile gerçekleştirilmiştir. Vericinin (OFT Pgy) ve alıcının (OFVBt N3) örtüşen optikal özellikleri FRET uygulamalarını mümkün kılmaktadır. Suda gerçekleştirilen çıt-çıt reaksiyonu ile oligomerler uç noktaları birleştirilmiş ve V-A çifti yakın tutularak beyaz ışık emisyonu oluşumu kesinleştirilmiştir. FRET temelli beyaz ışık OLED ve özellikle WOLED gibi optoelektronik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Beyaz ışık bütün görünür bölge tayfını kapsadığından uyarım dalga boyuna bağlı olarak farklı renk emisyonları elde edilebilir. Beyaz ışık saçan nanoparçacıkların suda kararlı kalabildiği ve kolayca dağılabildiği için çeşitli biyosensör ve biyogörüntüleme uygulamaları da mümkündür.Projenin ikinci bölümünde, OFVBt N3 oligomer ile di-sülfit içeren çapraz bağlayıcı bakırla katalize edilmiş çıt-çıt reaksiyonu yoluyla çapraz bağlanmıştır. Nanoparçacıklar yüksek çıt-çıt verimi elde etme amacıyla THF içerisinde sentezlenmiş ve biyolojik uygulamalar amaçlandığından suda tekrar dağıtılmıştır. Düşük frekanslı emisyonlar oto-floresansın üstesinden geldiğinden ve vücut içinde daha derine penetre ettiğinden dolayı, OFVBt N3 oligomeri IR bölgesine yakın kırmızı ışık emisyonu ile biogörüntüleme için avantajlıdır. Di-sülfit çapraz bağlayıcısı, oligomer moleküllerini birbirine bağlamasının ve nanoparçacıkları stabilize etmesinin yanı sıra ilaç teslim uygulamasını mümkün kılar. Tiyol içeren GSH (glutatyon) ya da Trx (tiyoredoksin) gibi biyo-moleküller kanser dokularında yüksek konsantrasyonlarda bulunduğundan, di-sülfit bağı kırılabilir ve böylece nanoparçacıklarıdan yüklenmiş ilacın salınımına yol açar. Böylelikle, biyo-görüntüleme için avantajlı emisyon rengi, ve ilacın gönderimi & kontollü salınımı için açılabilir di-sülfit bağı ile çapraz bağlanmış OFVBt N3 nanoparçacıklar hem teşhis hem tedavi ajanıdır.Çalışmanın son kısmında, beyaz ışın saçan bi-oligomer nanoparçacıkları tasarlandı ve OFB Pgy ve Porph N3 kullanılarak elde edildi. Kaliteli bir beyaz ışık emisyonunun bütün görülebilir tayfı kapsaması gerekmektedir ve OFB Pgy(D) ve Porph N3(A)'ün örtüşen optikal özellikleri FRET yoluyla beyaz ışık emisyonu elde etmekte kullanılmıştır. Çıt-çıt reaksiyonunun amacı FRET verimliliğini stabilize etmektir. Buna ek olarak, çözücü olarak THF kullanmak daha iyi çıt-çıt kimyası sağlamak dışında, katı durum aydınlatma uygulamaları için kolay uygulanabilirlik de sağlamıştır. THF kolay buharlaşabildiğinden, beyaz ışık saçan nanoparçalar çeşitli yüzeyler üzerinde film oluşturabilir. Böylelikle, bu nanoparçacıklar başka bir katman gerektirmemekte ve OLED ya da WOLED gibi optoelektronik uygulamalar göz önünde bulundurulduğunda elektrot yüzeyine direk olarak uygulanabilmektedir.Anahtar kelimeler: Konjuge oligomerler, konjuge oligomerler nanoparçacıkları, FRET, çıt-çıt reaksiyonu, beyaz ışık emisyonu. This project firstly aims to develop water dispersible conjugated nanoparticles by reprecipitation method for FRET based white light emission. Preliminary NPs study with only OFT Pgy and only OFVBt N3 were done in order to determine size and distribution of NPs. Overlapping optical properties of donor (OFT Pgy) and acceptor (OFVBt N3) give possibility to FRET applications. By click reaction in water, terminal sites of oligomers are connected and white emission is sealed by keeping D-A pair close. FRET based white light is widely used in optoelectronic applications such as OLEDs or more specifically WOLEDs. Since the white light covers all visible spectrum, different color emissions are obtainable depending on excitation wavelength. Various biosensor and bioimaging applications are also possible with white light emitting NPs, since they are readily and stably dispersed in water.In second part of the project, OFVBt N3 oligomer is cross-linked with di-sulfide containing crosslinker via copper catalyzed click reaction. NPs were synthesized in THF to obtain high click efficiency and redispersed in water, since the biological applications are targeted. OFVBt N3 oligomer is advantageous for bioimaging with its red emission close to IR region, since lower frequency emission overcomes the background auto-fluorescence and penetrates deeper in the body. Di-sulfide crosslinker, in addition to connecting the oligomer molecules and stabilizing NPs, provides possibility of drug delivery application. Since GSH (glutathione) or Trx (thioredoxin) like thiol bearing bio-molecules subsist in higher concentrations in tumorous tissues, di-sulfide bond can be cleaved, releasing the loaded drug from NPs. Thus, crosslinked OFVBt N3 NPs is a theranostic agent with an advantageous emission color for bio-imaging and a cleavable di-sulfide bond for drug delivery & controlled release.In last part of the study, white light emitting bi-oligomer nanoparticles were designed and obtained by using OFB Pgy and Porph N3. A quality white emission requires to cover all visible spectrum and overlapping optical properties of OFB Pgy (D) and Porph N3 (A) is used to white light emission by FRET. The purpose of clicking the oligomer pair is to stabilize the FRET efficiency. Moreover, using THF as the solvent is not only facilitated a better click chemistry, but also provided ease of applicability for solid state white light applications. Since THF evaporates easily, white light emitting NPs can form film on various surfaces. Thus, these NPs requires no host layer and can be applied directly to electrode surface when optoelectronic applications e.g. OLEDs or WOLEDs are considered.Keywords: Conjugated oligomers, conjugated oligomer nanoparticles, FRET, click reaction, white light emission. 99

Bu çalışma polimerlerle kaplanmış demir oksit nanoparçacıklarının potansiyel invivo ve in vitro görüntüleme yöntemlerinde kullanılmasını amaçlar. Konjugepolimerle hibritleştirilerek sentezlenen suya karışabilen, stabil süper-paramanyetikdemir oksit nanoparçacıklarının (SPIONs) sentezi üç ayrı bölgede ışıyan mavi,yeşil ve kırmızı polimerlerle yapıldı. Manyetik duyarlılığından dolayı T2 tipikontrast malzemesi olan SPION'ların bir diğer özelliği karaciğer, kemik iliği vedalaktaki kuppfer hücreleri tarafından özel içeri alınış biçimidir. Demir oksitnanoparçacıklarının çekirdek olarak kullanılması ve kaplanması kandaki dolaşımsüresini arttırmak, kanda topaklanmasını azaltmak ve farmokokinetik etkisinigeliştirmek üzere yapılmıştır.Bu çalışmada kullanılan konjuge polimerler çapraz bağlanabilir fonksiyonelgruplar elde etmek amacıyla alil ilave gruplarıyla modifiye edildi. Polimerzincirlerinin kararlılık kazanması için etilin grupları UV ışığı altında [2+2] siklokatılım reaksiyonuyla çarpa bağlandı. Çapraz bağlanma sadece kararlılıksunmakla kalmayıp, aynı zamanda SPION'ların polimer matrisinden biyolojikmedyaya erken kaçışını da önleyebilecek.Bu amaçla kullanılan üç polimer şunlardı, poli[(9,9-dihekzil fulorenil-2,7-diyil)-co-(9,9-bis {3-dialil}fulorenil-2,7-diyil)] (PB), poli[(9,9-bis ({3-dialil}fulorenil-2,7-diyil)-co-(benzotiyadiyazol)] (PG) and poli[3-{(aliloksi)etil} (tiyofen 2,5-vidiyil)-co-(5,5'-{2,2'}-bitiyofen)] (P2). Bu polimerlerin SPIONs içeren veiçermeyen nanoparçacıkları sentezlendi. Optik ve Morfolojik karakterizasyonlarıise sırasıyla Dinamik Işık Saçılımı (DLS) ölçümleri, Taramalı ElektronMikroskobu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), UV-Vis veFlüoresans Spektroskopi yöntemleriyle incelenmiştir. This study focuses on the synthesis and characterizations of conjugated polymercoated super-paramagnetic iron oxide nanoparticles for their potential uses in vivoand in vitro imaging. Water dispersible, stable super-paramagnetic iron oxide(SPIO) hybridized conjugated polymer nanoparticles are synthesized with threedifferent types of conjugated polymers emitting in the region of blue, green andred. SPION, which is a T2 contrast agent due to its magnetic susceptibility, istaken into consideration because of its unique uptake mechanism by the Kupffercells in the liver, spleen or bone marrow.[1] The core iron oxide nanoparticles arecoated to increase blood circulation time, reduce the agglomeration of them andimprove pharmacokinetic effect.2Conjugated polymers utilized in this work were modified with allyl pendantgroups in order to obtain cross linkable moieties. Polymer chains were crosslinkedvia [2+2] cycloaddition of ethylene units under UV light to conferstability .Cross-linking would not only confer stability to these hybridnanoparticles but it can also help preventing the early leakage of SPIONs from thepolymer matrix in the biological media.For this purpose, three polymers used in this study, which were poly[(9,9-bis{3-dihexyl}flourenyl-2,7-diyl)-co-(9,9-bis{3-diallyl}fluorenyl-2,7-diyl)] (PB),Poly[(9,9-bis ({3-diallyl}flourenyl-2,7-diyl)-co-(benzothiodiazole)] (PG) and ivpoly[3-{(allyloxy)ethyl} (thiophene 2,5-diyl)-co-(5,5'-{2,2'}-bithiophene)] (P2).Nanoparticles of these polymers with and without SPIONs were synthesized.Optical and morphological characterizations were investigated via DLS, SEM,TEM, UV-Vis and Fluorescence spectroscopy. 104

Bu çalışmada reseptör aracılığıyla endositoz yoluyla aktif-hedeflenmiş hücre teranöstiği uygulamalarına olanaklı floresan, suda çözünebilen, çoklu- glikokonjugelerin tasarım, sentez ve karakterizasyonu sunulmaktadır. Gluko-fonksiyonel tiyofen monomerleri, Suzuki eşlenme polimerizasyonu öncesinde fonksiyonelleştirilmiş glikopolitiyofen ve glikopolitiyofen rotaksanları yapımında kullanılmıştır. Önceden fonksiyonelleştirilmiş glikopolitiyofen rotaksanının sentez yöntemi, boronik ester ve suda-çözünen bir makroçember olan kükürbituril-7 arasında, glikotiyofen monomeriyle suda Suzuki eşlenmesi yerinde kompleksleşme sağlamak amacıyla tasarlandı.Azit grubu taşıyan kırmızı ışıyan oligomerler, sonradan fonksiyonelleştirme sentezi ile glikokonjuge oligomer yapımında kullanıldı. Bu fonksiyonelleştirmeler azit grupları ve alkin-fonksiyonel monosakkaritler (mannoz veya glikoz) arasında 1,3-dipolar sikloekleme (çıtçıt reaksiyonu) ile yürütüldü.Glikotiyofenlerin yapısal ve fotofiziksel özellikleri ¹H-NMR, UV-vis ve Floresans Spektroskopisi kullanılarak incelendi. Sentez adımlarında kullanılan monomerler ¹H-NMR, IR, ve ¹³C-NMR kullanılarak incelendi. Kırmızı oligomerlerin yapısal, fotofiziksel ve morfolojik özellikleri ¹H-NMR, HRMS-TOF, DLS ve SEM kullanılarak incelendi. In this work, the design, synthesis and characterization of fluorescent, water-soluble, multivalent glycoconjugates for their potential applications in active-targetted cellular theranostics through receptor-mediated endocytosis are presented. Gluco-functionalized thiophene monomers are utilized for the pre-functionalized Suzuki coupling polymerization of glycopolythiophenes and glycopolythiophenerotaxanes. The pre-functionalized glycopolythiophenerotaxane synthesis route was designed to provide in situ complexation between boronic ester thiophene monomer and water-soluble macrocycle cucurbit[7]uril, for the Suzuki coupling with the glycothiophene monomer in water.Red emitting oligomers carrying azide groups were utilized for the synthesis of post-functionalized glycoconjugate oligomers.These functionalizations were carried through 1,3-dipolar cycloaddition (click reaction) between azide groups and alkyne-functionalized monosaccharides (mannose or glucose). Structural and photophysical properties of glycopolythiophenes were investigated through ¹H-NMR, UV-VIS, and Fluorescence Spectroscopy. Monomers in synthetic steps were analysed through ¹H-NMR, IR, and ¹³C-NMR. Structural, photophysical and morphological properties of red oligomers were investigated through ¹H-NMR, HRMS-TOF, DLS, SEM. 96

Bu çalışmanın ilk bölümünde, porfirin-tiyofen tabanlı monomerler, oligomerler ve polimerler, foto dinamik terapi uygulaması için sentezlendi. Bir molekülün iyi bir foto uyarıcı olabilmesi için suda çözünürlüğünün iyi olması ve singlet oksijen üretme veriminin yüksek olup, tümörlü hücreye zarar vermesi gibi koşulları sağlaması gerekmektedir. Bu amaçla, oligomer ve polimer elde etmek için, tiyofin ile eşleşme reaksiyonundan önce, suda çözünür yan gruplar porfirin molekülüne takıldı. Porfirin tabanlı oligomer ve polimerin, tiyofende bulunan sülfür atomunun ağır atom etkisi yaratıp, porfirinin singlet elektronik durumundan triplete geçişini kolaylaştıracağı ve dolayısı ile reaktif oksijen radikallerinin oluşum verimini de yükselteceği bilinmektedir. Sonuç olarak, polimerin reaktif oksijen radikallerinin oluşum verimi, oligomer ve monomerin reaktif oksijen radikallerinin oluşumunundan daha fazla olduğu gözlenildi.Çalışmanın ikinci kısmında ise, kükürbitürilin iyonik konjuge polimerlerin uzerine fotofiziksel, elektrokimyasal ve termal özellikleri etkisi incenlendi.Konjuge polimerlerin ilginç optik özelliklerinden dolayı, bu polimerler ışık yayıcı diyotların alanında kullanılmaktadır. Fakat, konjuge polimerin üst üste binme yapısından dolayı flüoresans verimi düşer bu da foto uygulamarını sınırlandırır. Eğer polimerler zincirleriviarasında etkileşimler azatılırsa veya polimer omurgaları bazı yollarla izole edilirse, polimerlerin emisyon verimliliği arttırılabilir.Bu amaçla, iki farklı yeşil ışık yayan fluoren-tiyofen tabanlı polimerler (29 ve 33) ve bunların kükürbitüril tabanlı polirotaksanlar (30 ve 34) Suzuki eşleşme yoluyla sentezlendi. Hem polirotaksan 30 hem de polirotaksan 34'te flüoresans verimi artışı gözlendi. Polimer (29), polimer (33), polirotaksan (30) ve polirotaksan (34) 0.1, 0.35, 0.46 ve 0.55 sırasıyla flüoresans kuantum verimine sahipler.Bu malzemelerin optik ve elektrokimyasal özellikleri daha da incelemek için çok tabakalı beyaz polimer ışık yayan diyotlarda (PLEDs) kullanıldı.Sentezlenen malzemelerin yapılarını tayin etmek için, nükleer manyetik resonans spektrometresi (NMR), kütle spektrometresi, UV-Vis, Flüoresan, zaman ayrımlı floresans spektroskopisi, kızıl ötesi (FT-IR) spektrometresi, elemental analiz, jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), termogravimetrik analiz (TGA) ve döngüsel voltametri yöntemlerinden yararlanıldı. In the first part of this study, porphyrin-thiophene monomers, oligomers and polymer are synthesized for photodynamic therapy application. Water solubility and the ability of a photosensitizer to generate singlet oxygen for tumor destruction are important conditions for ideal photosensitizer in photodynamic therapy application. For this purpose, water soluble pendent groups are attached to the porphyrin monomers before coupling with thiophene monomer to form oligomers and polymer. The presence of sulfur atom in thiophene facilitates intersystem crossing due to spin-orbit coupling and thus will increase singlet oxygen generation. Consequently, the ability of singlet oxygen generation of the polymer is found to be higher than oligomers followed by monomers.In the second part of the thesis, the effects of cucurbit[n]uril on photophysical, electrochemical and thermal properties of ionic conjugated polymers in water are described.Conjugated polymers are well known for their interesting optical properties and are used in the area of light emitting diodes. However, their stacking nature reduces their fluorescent quantum yields and thus limits their further applications. If the interactions among the polymers chains are reduced or the polymer backbones are insulated in some means, the emission efficiency of the polymers could be enhanced.For this purpose, two different green emitting fluorene-thiophene based polymers (29 and 33) and their cucurbituril based polyrotaxanes counterparts (30 and 34) are synthesized through Suzuki Coupling. In both polyrotaxane 30 and 34, enhancement in optical properties wasobserved showing fluorescent quantum yields of 0.46 and 0.55 in water respectively comparing to polymers 29 and 33 which has only 0.10 and 0.35 in water respectively.Their optical and electroluminescent properties were further utilized by fabricating devices as multilayer white polymer light emitting diodes (PLEDs).The synthesized molecules are characterized by 1H-NMR, 13C-NMR, ESI mass spectrometry, UV-VIS, photoluminescence, time resolved fluorescence spectroscopy, FT-IR, elemental analysis gel permeation chromatography, size exclusion chromatography, thermogravimetric analysis and cyclic voltammetry. 153

Bu çalışmada yeşil ve yakın-kızılötesi bölgede ışıyan, uyaranlara hassas, aynı anda hem biyolojik görüntüleme hem de kemoterapi ilaçlarının taşınması için kullanılabilecek konjuge polimer nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Nanoparçacıklar tümör bölgelerinin düşük pH değerlerine ya da bazı tümör tiplerindeki yüksek indirgeme potansiyeline hassastırlar. Bu teranostik platformlar in-vivo görüntüleme için kullanılırken aynı zamanda uyaranlarla tetiklenen kontrollü ilaç salınımı gerçekleştirebilirler.Ana zincirinde değişimli fluoren ve benzothiadiazole birimleri taşıyan ve yeşil bölgede ışıyan bir polimer sentezlernmiştir. Ana zincirinde değişimli tiyofen ve benzothiadiazole birimleri taşıyan bir başka polimer sentezlenmiş ve kırmızı ile yakın-kızılötesi bölgede ışıdığı görülmüştür. Bu polimerlerin nanoparçacıkları nanoçöktürme denilen ve hidrofobik polimer zincirlerinin sulu ortamda büzüşüp ortamda bulunan diğer hidrofobik ajanları da hapsederek nanoparçacıklar oluşturmasına dayanan bir yöntemle hazırlanmıştır. Nanoçöktürme işleminin parametreleri, maksimum ilaç miktarını hapsedecek ve 100 nm altında iyi bir çap dağılımına sahip nanoparçacıklar elde edecek şekilde optimize edilmiştir. Elde edilen konjuge polimer nanoparçacıklar suda ve diğer protein ortamlarında uzun bir süre kararlı bir şekilde kalabildiler. Elektron mikroskobu görüntülerinde küresel ve boyutları birbirine yakın nanoparçacıklar gözlemlenmiştir. In-vitro ilaç salınım deneylerinde, asidik pH değerlerine hassas nanoparçacıklar asidik ortamda daha hızlı ilaç salınımını sağladılar. İndirgeme potansiyeline hassas nanoparçacıklar da bünyelerinde bulunan disülfit çapraz bağların uyaran varlığında kırıldığını gösterdi.İlaç ile yüklenmiş ve boş nanoparçacıkların hücreler üzerindeki toksik etkisini gözlemlemek amacı ile Huh7 hücre hattı ile RT-CES (gerçek zamanlı elektronik hücre algılama) denemeleri yapılmıştır. Boş nanoparçacıklar önemsiz ve geçici bir toksik etki gösterirken, kamptotesin ile yüklenmiş nanoparçacıklar serbest kamptotesinin gösterdiği büyümeyi durdurma etkisinigösterdiler. Nanoparçacıklar ile beraber inkübe edilmiş Huh7 hücrelerinin floresan mikroskop görüntüleri açıkça nanoparçacıkların hücreler tarafından alındığını gösteriyor.Sonuç olarak konjuge polimerlerin fazladan bir görüntüleme ajanına gerek kalmadan teranostik platformların üretiminde kullanılabileceği ve yapılarının uyaranlara hassas akıllı sistemler elde edilecek şekilde tasarlanabileceği gösterilmiştir. Bu sonuçlar basit ve kolayca üretilen, antikanser ajanlarını seçici olarak tümörlere taşırken aynı zamanda ilaç dağılımını izlemeye ve yüksek enerjili zararlı ışınlar kullanmadan tümör görüntülemesi yapmaya olanak sağlayabilecek akıllı sistemler vaat ediyor. In this study, green and near-infrared emitting stimuli responsive conjugated polymer nanoparticles that can be utilized simultaneously for chemotherapeutic drug delivery and bioimaging were synthesized. The nanoparticles are sensitive to low pH values of tumor microenvironment or elevated redox potential of some tumor types. These theranostic platforms could be used for in-vivo imaging and perform controlled-drug release triggered by an appropriate stimulus.For this purpose, green emitting polymer with fluorene and benzothiadiazole alternating units in the backbone and a conjugated polymer emitting in the red-NIR region based on thiophene and benzothiadiazole alternating units in the backbone were synthesized and characterized. Nanoparticles of these polymers (CPNs) were prepared by a simple method called nanoprecipitation where hydrophobic polymer chains collapse onto each other in aqueous media, trapping any other hydrophobic drug molecules (anticancer agent camptothecin in our case) in the environment inside the polymer matrix. Nanoprecipitation process was optimized for each polymer to obtain maximum drug encapsulation rate and a narrow nanoparticle size distribution under 100 nm. Resulting CPNs were stable for a long time in PBS buffer, water, bovine serum albumin and human plasma. SEM images showed spherical particles with a narrow diameter distribution. In vitro drug release studies, pH responsive CPNs showed faster drug release in more acidic media. Redox sensitive red polymer on the other hand showed a cleavage of disulfide bond in its structure in the presence of stimulus.To evaluate the cytotoxicity of drug loaded and blank CPNs RT-CES (real-time cell electronic sensing) assays with HuH-7 cell line have been carried out. While blank CPNs show an insignificant temporary cytotoxicity, camptothecin loaded nanoparticles match or outperform the growth inhibition effect of free camptothecin. Fluorescence microscopy images of HuH-7 cells incubated with CPNs clearly show CPNs that are internalized by cells.In conclusion, it was demonstrated that conjugated polymers could be used to fabricate theranostic platforms without the need for an additional imaging agent and their structures can be engineered to obtain stimuli responsive smart drug delivery systems. These results promise simple and easily fabricated smart systems that can selectively carry anticancer agents to tumors while enabling monitoring of drug distribution and inexpensive tumor imaging without using any harmful rays on the highly energetic side of the electromagnetic spectrum. 86

Bu çalışmada, floren tabanlı konjuge polimer nanoparçacıkların antikanser terapatik taşınımı ve biolojik görüntüleme verimi, canlı dışı toksik inceleme ve floresan görüntüleme yöntemleriyle incelenmiştir. Nanoparçacıkların hazırlanmasında yeşil ışıyan poli[(9,9-bis{6-dimetilaminohekzil}florenil-2,7-dil)-ko-(1,4-benzo-{2,1,3}-tiyadiazol)](PDAFBT) polimeri kullanılmıştır. PDAFBT polimeri, Suzuki kenetleme reaksiyonu ile sentezlenmiş, karekterizasyonu nükleer manyetik rezonans spektroskopileri ( H1-NMR, C13-NMR), elektrosprey ionizasyon kütle spektroskopisi (ESI-MS), matris destekli lazer salınımlı kütle spektroskopisi (MALDI), fourier transformu kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), UV-Vis absorbans ve floresans spektroskopileri ile yapılmışmıştır. PDAFBT nanoparçacıkları, çözücünün hidrofilikliğinin azaltılmasına dayanan ve polimer zincirlerinin çökerek küresel forma dönüşmesine dayanan geriçöktürme yöntemi ile hazırlanmıştır. Anti-kanser terapatiği olarak kullanılan kamptotesin, PDAFBT nanoparçacıklarının içerisine nanoparçacık oluşumu sırasında etkin olan hydrofobik etkileşimle yüklenmiştir. Nanoparçacıkların boyut, yüzey yükü, şekilsel ve ışıksal karekterizasyonları dinamik ışık saçılımı (DLS), geçirimli elektron (TEM), taramalı elektron mikroskopileri (SEM), UV-Vis absorbans ve fluoresans spektroskopileri ile yapılmıştır. Nanoparçacıkların ilaç taşıyıcı olarak özelliklerinin incelenmesi amacıyla, ilaç kapsülleme (EE) ve ilaç taşıma (LE) verimleri analiz edilmiş ve ilaç kapsülleme verimi 1:35 ilaç-polimer oranında % 92, 1:25 ilaç-polimer oranında % 75 olarak bulunurken, ilaç taşıma verimi ise % 2.67±0.3 olarak belirlenmiştir. Öncül bir çalışma olan ve sonuçları istatiksel olarak güçlendirilecek PDAFBT nanoparçacıkların ilaç salınım profili analiz edilmiş ve ilaç miktarının yaklaşık % 100 ünün 48 saat içinde salındığı gözlenmiştir.Boş ve kamptotesin yüklü PDAFBT nanoparçacıkların hücre kültürü ortamı, bovin serum albumin (BSA) ve insan serumu içeren farklı biyolojik ortamlardaki stabilitesi test edilmiş, insan serumu ve bovin serum albumin ortamında proteinlerin polimer yüzeyine tutunması nedeniyle nanoparçacık solusyonunda çökme gözlenmiştir.Boş ve ilaç yüklü nanoparçacıkların canlı dışı (in vitro) doza bağlı toksik incelenmesi, tetraazolyum boyasının redüklenmesine dayanan MDA-MB-231, MDA-MB-157, MCF-7 insan göğüs kanseri hücre hatları üzerinde MTT toksikoloji testi ile yapılmıştır. Sadece kamptotesin ve kamptotesin yüklü PDAFBT nanoparçacıklar için % 50 inhibe edici konsantrasyon (IC50) değerleri MDA-MB-157 hücreleri için 4.50 ?M ,1.35 ?M ve MDA-MB-231 hücleri için 1.97?M ve 1.05?M?dır ve polimer kapsuller sayesinde ilacın hücrerele etkin alınımı gösterir. PDAFBT ve PPFBT nanoparçacıkların yaşayan canlı modelleri olan zebra balığı ve C. Elgans üzerindeki yapılan görüntülemeleri nanoparçacıkların dokulara etkin bir şekilde nüfuz ettiğini desteklemektedir ayrıca zamana ve doze bağlı uygulamalar için umut vericidir. In this study, the ability of fluorene-based conjugated polymer nanoparticles in the delivery of anticancer therapeutics and bioimaging was investigated through in vitro cytotoxicity assessments and fluorescence imaging. In order to prepare the nanoparticles, green light emitting polymer,poly[(9,9-bis{6-dimethylaminohexyl}fluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo-{2,1,3}-thiodiazole)] (PDAFBT),was synthesized via Suzuki coupling reaction and characterized by nuclear magnetic resonance (NMR), electrospray ionization mass spectroscopy (ESI-MS), matrix assisted laser desorption ionization mass spectroscopy (MALDI), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-visible absorption spectroscopy (UV-Vis) and fluorescence spectroscopies. PDAFBT nanoparticles were synthesized through reprecipitation method which is based on the injection of the polymer solution in a good solvent into a poor solvent for the polymer to enhance the collapse of polymer chains in the form of spherical nanoparticles. Anti-cancer drug, camptothecin (CPT), was entrapped into the PDAFBT nanoparticles via hydrophobic interaction during the nanoparticle formation. Size, surface charge, morphology and optical characterizations of blank and CPT loaded nanoparticles were investigated by dynamic light scattering (DLS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis and fluorescence spectrocopies. In order to investigate the properties of nanoparticles as drug carrier, drug encapsulation efficiency (EE) and drug loading efficiency (LE) were determined and EE was found to be as 92% and 75% for the 1:35 and 1:25 polymer to drug ratios, respectively, while LE of PDAFBT nanoparticles was determined as 2.67±0.3 %. Preliminary drug release profile which needs to be strengthen statistically, of PDAFBT nanoparticles was analyzed and showed that almost 100% of the loaded CPT was released steadily during first 48h time period indicating that the release of CPT is not a burst process. Stability of blank and CPT loaded PDAFBT nanoparticles was examined in different biological media including cell culture medium, bovine serum albumine (BSA) andhuman serum. The precipitation in nanoparticle dispersion was observed due to adsorption of proteins onto the surface of polymers.In vitro dose dependent cytotoxicity of blank and CPT loaded PDAFBT nanoparticles was assessed through 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazoliumbromide (MTT) toxicology assay on human carcinoma breast cancer cell lines, namely,MDA-MB-231, MDA-MB-157 and MCF-7 cells. The blank PDAFBT nanoparticlesdo not exhibit significant toxicity to MDA-MB-231 and MDA-MB-157 cells up to 40 ?M, however, a linear decrease on the viability of MCF-7 cells was detected ata concentration higher than 2.5 ?M and nearly 40% of the cells were dead at 40 ?M.The half maximal inhibitory concentration (IC50 ) values of free CPT and CPT loaded PDAFBT NPs were calculated to be 4.50?M and 1.35?M for MDA-MB-157 cell line, respectively, and 1.97?M and 1.05?M for MDA-MB-231 cells, respectively. These results indicate clearly that the CT-loaded nanoparticles are more efficient than free CPT in destroying the cancer cells. Fluorescent microscope images show also the efficient internalization of blank and CPT-loaded nanoparticles by MDA-MB-157 and MDA-MB-213 cell lines. Preliminarily in vivo studies have been performed on embryonic zebra fish and C. Elegans animal models using these nanoparticles and the efficient uptake of nanoparticles by the tissues have been observed by fluorescent microscopy. This results indicate that CPNs are promising for imaging and delivery vehicles for time and dose dependent treatments. 112

Bu çalışmada, suda dağılabilen çapraz bağlı ışık saçan konjüge polimerlerin kararlılıkları geliştirilerek orijinal sentez metodu gösterilmiştir.Işıyan konjüge polimerleri sentezlemek için bromin, hidroksil ve azit gibi farklı fonksiyonel gruplarla türevlendirilmiş monomerler sentezlenmiştir. Sentezlenen monomerler 1H-NMR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir.Monomer sentezinden sonar, Suzuki kenetlenme reaksiyonu ve oksidatif polimerizasyon ile çeşitli polimerler sentezlenmiştir. Sentezlenen polimerlerin yapısal ve optik özellikleri 1H-NMR spektroskopi, FT-IR spektroskopi ve jel geçirgenlik kromatografisi ile karakterize edilmiştir.Son olarak, çapraz bağlı, ışık saçan konjüge polimer nanoparçacıklar diaminoalkin çapraz bağlayıcı kullanılarak sentezlenmiş ve triazol, amin grupları gibi fonksiyonel gruplar nanoparçacıklara katılmıştır. Hidrofilik fonksiyonel grupların sentezlenen konjüge polimer nanoparçacıklara katılması, yamalı, iki yüzlü nanoparçacık oluşumuyla sonuçlanmıştır. Bu çalışmada, CB6 ilk defa nanoparçacık sentezinde 1,3-azitalkin Huisgen siklo katılma reaksiyonlarında katalizör olarak kullanılmış ve konjüge polimer-bazlı nano boyutta rotaksanlar elde edilmiştir. Şekilleri kalıcı konjüge polimer nanoparçacıkların çapraz bağlanması aynı zamanda UV ışığı altında da gerçekleştirilmiştir.Işık saçan konjüge polimer nanoparçacıklardaki çeşitli fonksiyonel gruplar, nanoparçacıkları hücre görüntüleme ve biyolojik sistemlere ilaç taşıma gibi biyolojik calışmalarda oldukça kullanışlı yapmıştır. Sentezlenen nanoparçacıklar, dinamik ışık saçılımı (DLS) ölçümleri, aktarmalı elektron mikroskobu (TEM), FT-IR spektroskopi ve UV-Vis spektroskopi ile karakterize edilmiştir. In this study, a novel synthetic method was demonstrated for the water-dispersible crosslinked light-emitting conjugated polymer nanoparticles with enhanced stability.In order to synthesize the novel conjugated polymer nanoparticles, thiophene-based monomers were synthesized with different functional groups such as bromine, hydroxyl and azide groups. These monomers were characterized by 1H-NMR spectroscopy.After the synthesis of the monomers, various polymers were synthesized via Suzuki coupling and oxidative polymerization. Their structural and optical properties were fully characterized by spectroscopic techniques such as 1H-NMR spectroscopy, FT-IR spectroscopy and Gel Permeation Chromatography (GPC).Finally, crosslinked conjugated polymer nanoparticles were synthesized by a diaminoalkyne crosslinker and various useful functional groups were introduced to the nanoparticles such as triazoles and amine groups. Incorporation of the hydrophilic functional groups to the conjugated polymer nanoparticles resulted with patchy, janus-like nanoparticles. CB6 was used as a catalyst for the first time in nanoparticle synthesis for 1,3-azide alkyne Huisgen cycloaddition which formed a conjugated polymer-based nanosized rotaxanes. Crosslinking of the conjugated polymer nanoparticles was also achieved by the irradiation of the nanoparticles under UV light in order to get shape-persistent nanoparticles.Various functional groups of the conjugated polymer nanoparticles make them highly versatile for biological studies such as cell imaging and drug delivery in biological systems. Synthesized nanoparticles were fully characterized by dynamic light scattering (DLS) measurement, transmission electron microscopy (TEM), FT-IR spectroscopy and UV-Vis spectroscopy. 89

Bu tezin genel amacı kükürbit[n]yuril (CB[n]) (n= 6,7,8) homologlarının çeşitli organik misafir moleküller ile kendiliğinden sıralanma, bir araya gelme ve tanıma yoluyla nano-yapılar oluşturma yeteneklerini keşfetmekti.Tezin ilk kısmında, CB[n] homologlarının iki ucunda fonksiyonel grup taşıyan bir zincir moleküle karşı gösterdiği seçicilik ve tanıma özellikleri araştırıldı. Misafir zincir molekül, bir N'-bis-(2-azido-etil)-dodekan-1,12-diamin tuzu ve propargilaminin Cu(I) kataliziyle girdiği klik reaksiyon sonucunda sentezlendi; bu misafir molekül kimyasal ve geometrik açıdan farklı olan, esnek ve hidrofobik bir dodesil grubu ve amonyum grubu ile sonlandırılmış iki adet beş üyeli triazol halkası taşır. Misafir molekül ve CB[6], CB[7], CB[8 homologları arasındaki sırasıyla 1:2, 1:1 ve 1:1 oranlarında kompleks oluşumu 1H NMR ve kütle spektrometrisi ile doğrulandı. Bunun yanında kükürbityuril 6, 7 ve 8 türevlerinin kimyasal doğaları, hacim ve şekillerine göre tanıma ve kendiliğinden sıralanma kabiliyetleri doğrulandı. Sıralanmaya özgü, kükürbityuril 6 ve 8 taşıyan, kinetik açıdan kontrol edilebilen ve oluşumu mikrodaire ekleme rejimine dayalı bir hetero[4]sözderotaksan oluşumu gözlendi.Çalışmanın ikinci bölümünde ise, kükürbityuril türevlerinin iyonik olmayan konjüge polimerlerin sudaki çözünürlüklerine ve fotofiziksel özelliklerine olan etkisi araştırıldı. Floren bazlı bir konjüge polimerin, poli[9,9-bis{6(N,N-dimetilamino)hexil}floreneko-2,5-tiyonilen (PFT), Suzuki eşleşmesine bağlı sentezlenmesinin ardından 1D and 2D NMR, UV?vis, floresans spektroskopi ve matriks-destekli lazer salınım spektroskopisi (MALDI-MS) kullanılarak karakterizasyonu yapıldı. PFT polimerinin CB[6], CB[7] ve CB[8] homologları ile ilişkisi araştırıldı ve sadece CB[8] homoloğunun suda çözünür bir katılma kompleksi oluşturduğu gözlendi. Ayrıca, kompleks oluşumuna bağlı olarak floresan kuantum veriminde önemli oranda bir artma gözlendi. PFT@CB[8] kompleksinin yapısını araştırmak için 1H-NMR ve selektif 1D-NOESY yöntemleri, morfoloji tayini için ise çeşitli görüntüleme teknikleri (AFM, SEM, TEM, floresans optik mikroskopi vb.) kullanıldı. Sonuçlar kendiliğinden bir araya gelme yoluyla kükürbituril 8 güdümlü keseciklerin oluştuğunu gösterdi. Bu nanoyapıların boyutları ise dinamik ışık saçılımı (DLS) ölçümleri ile tayin edildi. The general objective of this thesis is to explore the ability of cucurbit[n]uril (CB[n]) (n= 6,7,8) homologues to form nano-structured supramolecular assemblies with various organic guests through self-sorting, self-assembly and recognition.In the first part of the thesis, the selectivity and recognition properties of CB[n] homologues towards a ditopic guest have been investigated. The guest was synthesized through Cu(I)-catalyzed click reaction between the salts of N,N'-bis-(2-azido-ethyl)-dodecane-1,12-diamine and propargylamine and contain two chemically and geometrically distinct recognition sites, namely, a flexible and hydrophobic dodecyl spacer and a five-membered triazole ring terminated with ammonium ions.Complex formation between the guest and CB[6], CB[7] and CB[8] in the ratios of 1:2, 1:1 and 1:1, respectively, was confirmed by 1H NMR spectroscopy and mass spectrometry. It was also revealed that CB[n] homologues have ability to self-sort and recognise the guests according to their chemical nature, size and shape. Kinetic formation of a hetero[4]pseudorotaxane via sequence-specific self-sorting was confirmed and controlled by the order of the addition.In the second part, the effect of CB[n] homologues on the dissolution and the photophysical properties of non-ionic conjugated polymers in water were investigated. A fluorene-based polymer, namely, poly[9,9-bis{6(N,N dimethylamino)hexyl}fluorene-co-2,5-thienylene (PFT) was synthesized via Suzuki coupling and characterization was performed by spectroscopic techniques including 1D and 2D NMR(Nuclear Magnetic Resonans), UV?vis, fluorescent spectroscopy, and matrix-assisted laser desorption mass spectrometry (MALDI-MS)(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectroscopy ). The interaction of CB[6], CB[7] and CB[8] with PFT have been investigated and it was observed that only CB[8] among other CB homologues forms a water-soluble inclusion complex with PFT. Furthermore, upon complex formation a considerable enhancement in the fluorescent quantum yield of PFT in water was observed. The structure of resulting PFT@CB[8] complex was characterized through 1H-NMR and selective 1D-NOESY(The Nuclear Overhauser Enhancement Spectroscopy) and further investigated by imaging techniques (e.g. AFM(Atomic Force Microscopy), SEM(Scanning Electron Microscopy), TEM(Transmission Electron Microscopy) and fluorescent optical microscopy) to reveal the morphology. The results suggested that through CB[8]-assisted self-assembly of PFT polymer chains vesicle-like nanostructures formed. The sizes of nanostructures were also determined using dynamic light scattering (DLS(Dynamic Light Scattering)) measurements. 92

Nanoparçacıkların sentezi için ilk olarak çeşitli fonksiyonel grupları taşıyan aşağıdaki fluorene ve benzothiodiazole monomerlerin türevleri olan polimerler tasarlanmış ve Suzuki bağlantı reaksiyonları ile sentezlenmiştir: Poli [(9,9-bis {propenil} florenil-2 ,7-diyl)-co-(9,9-diheksil-9H-floren)] (P1), poli [(9,9-bis {karboksimetilsülfonil-propil} fluorenil-2,7-dil)-ko-(9 ,9-diheksil-9H-floren) (P2), poli [(9,9 - bis {propenil}florenil-2 ,7-dil))-co-(1,4-benzo-{2,1,3} -tiyodiazol)] (P3), poli [(9,9- bis {karboksimetilsülfonil-propil} florenil-2 ,7-dil)-ko (1,4-benzo-{2,1,3}-tiyodiazol)] ( P4), poli [(9,9-bis {3} bromopropil florenil-2 ,7-dil)-ko-(1,4-benzo-{2,1,3}-tiyodiazol)] (P5), poli [(9,9-bis {3} azidopropil florenil-2 ,7-dil)-ko-(benzotiyazol)] (P6). Polimerler 1H-NMR, FT-IR, UV-Vis ve Floresans Spektrofotometre ve Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC) gibi teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir.Yan zincirlerinde azit ve alil gibi fonksiyonel grupları olan konjuge polimerler UV ışığı kullanarak çapraz bağlanıp şekilleri kalıcı, istikrarlı nanopartiküller oluştururlar. Nanopartiküller UV ışını altında bekletilmeden önce ve sonra çeşitli teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Bunların boyutları ve morfolojileri dinamik ışık saçılımı ölçümleri (DLS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi görüntüleme yöntemleri kullanılarak belirlenmiştir. Optik karakterizasyon için UV-vis, flüoresan spektroskopileri ve FT-IR kullanılmıştır.Konjuge polimer nanopartiküllerinin toksik olmayan ve biyo-uyumlu özellikleri onların hücre görüntülemede kullanılmasına fırsat verir.Anahtar Kelimeler: Konjuge Polimerler, suda dağılabilir nanopartiküller, çapraz bağlanma In this study, novel water dispersible conjugated polymer nanoparticles having various potential applications in the areas including biomedicine and photonics have been synthesized from blue, green and yellow light emitting conjugated polymers. Their sizes, morphology, surface charges and optical properties have been determined using various techniques. Cell viability of nanoparticles was tested in mesenchymal stem cells.For the synthesis of nanoparticles, first the following polymers carrying a number of different functional groups and based on derivatives of fluorene and benzothiodiazole monomers are designed and synthesized using the Suzuki coupling reactions: Poly[(9,9-bis{propeny}fluorenyl-2,7-diyl)-co-(9,9-dihexyl-9H-fluorene)] (P1), poly[(9,9-bis{carboxymethylsulfonyl-propyl}fluorenyl-2,7-diyl)-co-(9,9-dihexyl-9H-fluorene) (P2), poly[(9,9- bis{propeny}fluorenyl-2,7-diyl))-co-(1,4-benzo-{2,1,3}-thiodiazole)] (P3), poly[(9,9- bis{carboxymethylsulfonyl-propyl}fluorenyl-2,7-diyl)-co(1,4-benzo-{2,1,3}-thiodiazole)] (P4), poly[(9,9-bis{3-bromopropyl}fluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo-{2,1,3}-thiodiazole)] (P5), poly[(9,9-bis{3-azidopropyl}fluorenyl-2,7-diyl)-co-(benzothiadiazole)] (P6).Polymers were characterized by using spectroscopic techniques such as 1H-NMR, FT-IR, UV-Vis, Fluorescence spectrophotometer and Gel Permeation Chromatography (GPC).Conjugated polymers carry functional groups on their side chains, such as azide and allyl groups that can be cross-linkable using UV light to form shape-persistent, stable nanoparticles. Nanoparticles were characterized by various techniques before and after UV-treatment. Their sizes and morphologies were determined by using dynamic light scattering measurements (DLS) and imaging techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). For optical characterization UV-vis, fluorescent spectroscopies and FT-IR were used.CNPs affect on cells shows their nontoxic and biocompatible properties which give opportunity to use them in cell imaging.Keywords: Conjugated Polymers, water dispersible nanoparticles, cross-linking, cell imaging. 99

ÖZETPOLİFLOREN TÜREVLERİ ve POLİPİROL TABANLI KONJUGE POLİMERLERÜNSAL KOLDEMİRKimya Bölümü Yüksek Lisans TeziTez Yöneticisi: Doç. Dr. Dönüş TuncelTemmuz 2007Bu tezde, ışık yayan diyotlarda kullanılması amacıyla Suzuki Birleştirme yöntemi ile birseri polifloren tabanlı kopolimerler hazırlanmıştır. Polifloren tabanlı polimerler farklıbant aralığına sahip monomerlerden sentezlenmiştir. Bu polimerler FT-IR, UV-VIS,Floresans ve 1H, 13C NMR spektroskopi yöntemleri ile analiz ve karakterize edilmiştir.Konjüge polimerler doğal olarak yük taşıyabildiklerinden çok ilgi çekicidir. Ama, katıhalde, konjüge polimerler kararlılıklarını kaybedip bir araya toplanırlar. Bu sorunuaşmak için, konjüge polimerler molekül düzeyde izole olmuş tel haline getirilebilir.Bunu sağlamak için, konjüge polimerler, büyük içi boş kovan yapılarla sarmalanır.Bu çalışmada, konjüge polimerlerin sarmalanması iki metod izlenerek yapılmıştır. İlkmetodda, polimerin temel zincirleri büyük içi boş kovan yapılar içine sokulmuştur.Polipirol tabanlı südopolirotaksanlar bu yöntemle hazırlanmıştır. Pirol, CB(6) ilekompleks oluşturduktan sonra asidik ortamda FeCl3 ile kimyasal olarak yükseltgenerek1istenilen südopolirotaksan üretilmiştir. FT-IR, UV-VIS, Floresans ve H-NMRspektroskopi yöntemleri polipirol tabanlı südopolirotaksan oluşumunu kanıtlar.İkinci metodda ise, polimerlere bağlanmış yan zincirlerin rotaksanlanması vardır. Buamaçla, floren tabanlı monomerler seçilmiştir. Çünkü florenlerin 9. pozisyonunaistenilen fonksiyonel gruplar kolayca eklenebilir. Florenin 9 pozisyonuna uygun gruplareklendikten sonra, rotaksan oluşumu,CB(6)'nın katalizlediği 1,3-dipolar katılmareaksiyonu kullanılarak denenmiştir.Beyaz ışık diyotu inorganic-organik tabanlı iki malzemeden oluşan melez sistem ilehazırlanmıştır. Hazırlanan polimerler beyaz ışık üretiminde kullanılmıştır. Yüksek CRIindisli sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, konjüge polimerlerin sıcaklığa maruzbırakıldıklarındaki kararlılılıkları FT-IR, UV-VIS ve Florasans spektroskopi yöntemleriile incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Südopolirotaksanlar, kukurbit[6]yuril(CB6), Suzuki BirleştirmeYöntemi, konjüge polimerler, polifloren, polipirol, beyaz ışık yayan diyot. ABSTRACTCONJUGATED POLYMERS BASED on POLYFLUORENE DERIVATIVES andPOLYPYRROLEÜNSAL KOLDEMİRM.S. in ChemistrySupervisor: Assist. Prof. Dr. Dönüş TuncelJuly 2007In this thesis, a series of polyfluorene based copolymers have been prepared via SuzukiCoupling for use in light emitting diodes (LEDs). Polyfluorene based polymers aresynthesized from different monomers. These polymers are characterized withspectroscopic techniques including FT-IR, UV-VIS, Fluorescence and 1H, 13C NMR.Conjugated polymers are attractive chemical structures inherently allowing chargetransport. However, in the solid state, conjugated polymers lack stability and formaggregates. To overcome this problem, conjugated polymers can be converted toinsulated molecular wires. This can be achieved by separation of the conjugatedpolymer chains by a macrocycle.In this study, encapsulation of conjugated polymers is tried with two methods. Firstmethod is to encapsulate the polymer main chain by macrocycles. Polypyrrole basedpolypseudorotaxane is prepared in this way. Pyrrole is complexed with thecucurbit[6]uril (CB(6)) and following chemical oxidation by FeCl3 in acidic mediumyields the desired polypseudorotaxane. Spectroscopic investigations such as FT-IR, UV-VIS, Fluorescence and 1H-NMR confirm the formation of polypyrrole basedpolypseudorotaxane.The second method involves the rotaxanation of the polymer side chains. For thispurpose, fluorene based monomers are chosen because the 9th position of fluorene canbe easily functionalized. After attaching suitable groups to the 9th position of fluorene,the rotaxane formation was attempted via 1,3 dipolar cycloaddition in the presence ofCB(6).A white light emitting diode is prepared using a hybrid inorganic and organic materialbased system. Prepared conjugated polymers were used in white light generation. Goodresults are obtained with high CRI indices. Also the thermal stability of the conjugatedpolymers is studied by FT-IR, UV-VIS and Fluorescence spectroscopic techniquesunder heat exposure.Keywords: Pseudopolyrotaxanes, cucurbit[6]uril, Suzuki Coupling, conjugatedpolymers, polyfluorene, polypyrrole, white light emitting diode. 109

ÖZETpH-DUYARLI ROTAKSANLAR VE POL PSÖDOROTAKSANLARHASAN BURAK T FT KKimya Bölümü Yüksek Lisans TeziTez Yöneticisi: Doç. Dr. Donus TuncelMay 2007Bu çalışmada, bir seri psödorotaksan, rotaksan ve polipsödorotaksan gibi mekaniksel olarakbirbiri içine geçmiş moleküller, uzun 12 metilen ve kısa 3 metilen alifatik aralık içeren çiftazido ve çift alkin monomerlerinin kendi aralarında CB6'in katalizlediği 1,3-dipolar siklokatılması yoluyla sentezlenmiştir.Bu yeni tip mekaniksel olarak birbiri içine geçmiş moleküllere ulaşmak amacıyla, ilk önceuygun monomer uniteleri tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Bu monomerler çift azide ve çiftalkin grupları ile fonksiyonellenmiş, 3 ve 12 metilen aralık bulunduran çiftamin tuzlarıdır. Bumonomerlerin yapıları 1H, 13C-NMR, kütle ve FT-IR gibi spektroskopik tekniklerle veelemental analiz ile karakterize edilmiştir.Monomerlerin hazırlanmasında sonra, polipsödorotaksanlar CB6'in katalizlediği 1,3-dipolarsiklo eklenme yolu ile sentezlenmiştir. CB6 varlığında monomerler arasında adım adımbüyüme polimerizasyon tekniği uygulanmıştır. Ürünün proton NMR spektrumunda, 6.5 ppmde kapsüle olmuş triazol proton sinyalinin görülmesi, uygulanan reaksiyonun başarıylagerçekleştirildiği ve polipsödorotaksanın oluştuğunu göstermiştir. Ayrıca integrasyondeğelerinden herbir monomere karşılık molekülde bir CB6 olduğu gözlemlenmiştir.Üretilen polipsödorotaksan aynı zamanda matriks destekli lazer dezorpsiyon-iyonizasyon-uçuş zamanlı kütle spektrometresi kullanılarak incelenmiş ve en yüksek kütle 15600 Daolarak gözlemlenmiştir. Bu kütle temelde 12 CB6 bağlı yaklaşık 6 tekrar eden uniteden oluşanpolimer yığınına tekabül etmektedir.Polipsödorotaksanların sentezlenmesinden sonra, rotaksanların ve psödorotaksanların yenihazırlanmış çift alkin ve çift azido monomerleriyle yine CB6'in katalizlediği 1,3-Dipolar sikloeklenme reaksiyonu ile sentezlemesine geçilmiştir. Rotaksan sentezi için tert-butil içerendurducu unite kullanılmıştır. Sonuç olarak [3]rotaksan ve [3]psödorotaksan sentezlenmiş ve1H-NMR, FT-IR ve matriks destekli lazer dezorpsiyon-iyonizasyon-uçuş zamanlı kütle gibispektroskopik tekniklerle ve elemental analiz ile karakterize edilmiştir.Özellikle, CB6- tabanlı iki durumda kararlı [3]rotaksan, CB6'in katalizlediği 1,3-dipolar siklokatılma reaksiyonuyla yüksek verimli olarak üretilmiştir. Ek olarak bu yeni nesil moleküldeiki tanıma konumu bulunmakta ve tersinir moleküler kilit mekanizması gibidavranabilmektedir. Ayrıca baz, asid ve ısı koşullarında değişikliğe göre kendi içindekonformasyonal değişimler göstermektedir.Rotaksanlar, polipsödorotaksanlar, psödorotaksanlar,Anahtar Kelimeler:kukurbit[6]yuril(CB6), 1,3-Dipolar siklo katılma, n-alkandiamonyum tuzları, çiftazido,çiftalkin. ABSTRACTpH-RESPONSIVE ROTAXANES AND POLYPSEUDOROTAXANESHASAN BURAK T FT KM.S. in ChemistrySupervisor: Assist. Prof. Dr. Donus TuncelMay 2007In this study, a series of mechanically interlocked molecules like polypseudorotaxanes,rotaxanes and pseudorotaxanes have been synthesized via CB6 catalyzed 1,3-dipolarcycloaddition using diazide and dialkyne monomers, which contain long dodecyl and shortpropyl aliphatic spacers.To reach these novel interlocked molecules, first appropriate monomeric units were designedand synthesized. These monomeric units were diazido and dialkyne functionalized, propyl anddodecyl spacers containing, diamine salts. These monomers were fully characterized byspectroscopic techniques like 1H, 13C-NMR and FT-IR and elemental analysis.After the preparation of the monomers, polypseudorotaxanes were synthesized via CB6catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition. The polymer formation proceeded through step-growthpolymerization in the presence of CB6. The reaction was followed by 1H-NMR spectroscopyeasily, because the appearance of a diagnostic peak at 6.5 ppm indicated the formation oftriazole ring, which joins the monomers.The polypseudorotaxane was also characterized by spectroscopic techniques like 1H, 13C-NMR and FT-IR and matrix assisted laser desorption time-of-flight mass spectrometry(MALDI-TOF MS). It produced a maximum mass at around 15600 Da which corresponds toabout six repeating units that is basically 12 CB6s threaded triazoles. The experimental resultsreveal that this polypseudorotaxane behaves as a pH-driven polymeric switch. Thus, whenamine groups are protonated at an appropriate pH, CB6s are located on the triazole rings dueto ion-dipole interaction, whereas at high pH they move onto the hydrophobic aliphaticspacer rather than slipping off the polypseudorotaxane.After the synthesis of the polypseudorotaxanes, a series of rotaxanes and pseudorotaxaneshave also been synthesized using the already prepared dialkyne and diazide monomers.Rotaxanation was also carried out via a 1, 3-dipolar cycloaddition reaction catalyzed by CB6.Among them, a bistable CB6-based [3]rotaxane synthesized through CB6 catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition contains two recognition sites and behaves as a reversible molecularswitch. It exhibits conformational changes caused by the movement of rings under base, acidand heat stimuli from one location to the other.Keywords: Polyrotaxanes, rotaxanes, polypseudorotaxanes, pseudorotaxanes, cucurbit[6]uril,1,3-Dipolar cycloaddition, n-alkanediammonium salts, diazido, dialkyne. 94

ÖZETKUKURBİT[6]YURİL VE PORFİRİNE DAYALI ROTAKSAN VEPOLYROTAXANLARNESiBE CINDIRKimya Bölümü Yüksek Lisans TeziTez Yöneticisi: Asst. Prof. Dr. Dönüş TuncelAğustos 2005Bu çalışmada, çift azido ve çift alkinle karşılıklı dallanarak fonksiyonellenmişporfirin monomerleri arasındaki, CB[6]nın kataliz ettiği 1,3-dipolar siklo katılmatepkimesi araştırıldı. Bu çalışmanın ana amacı, porfirin ve CB[6]yı sırasıyla durdurucu vemakrodaire olarak içeren yeni bir polyrotaksanı kendi kendine dikilme yöntemi ilesentezlemektir.Bu tezin ilk bölümünde, çift azido ve çift alkin fonksiyonel gruplarını ihtiva edenporfirin monomerleri sentezlendi. Bu monomerler FT-IR, UV-Vis, 1H NMR and 13CNMR ile karakterize edildi. Monomerler protonlandıktan sonra, çözünürlüklerindedeğişiklikler ve UV spektrumlarında kızıla doğru kaymalar vardı. Serbest baz haldekimonomerler organik çözücülerde çözünür olmalarına rağmen, yüksek pHda ne organikçözücülerde ne de suda çözünür değildirler. Mamafih, düşük pHlardaki asidiksolusyonlarda çözünür haldedirler.İkinci bölümde, polyrotaksanların sentezinden önce, [3] rotaksan ve [5] rotaksanpolyrotaksanların özelliklerini ve karakterize edilişini örneklemek için sentezlendiler. [3]rotaksanın monomerlerden daha iyi çözünürlüğe sahip olmasına rağmen, sudakiçözünürlüğü yeterince iyi değildi. Fakat, [5] rotaksan suda iyi çözünürdür.Son olarak, rotaksanların aynı yöntemlerle karakterize edilişinden sonrapolyrotaksanlar sentezlendi ve karakterize edildi. Polymerizasyon ile daha iyi çözünürlükumulmasına rağmen, sudaki çözünürlük gelişmedi. Buna ek olarak, porfirin ihtiva edenmonomerlerden birinin uzun alifatik zincir ile değiştirilmesiyle daha iyi çözünürlükumulur. Buna rağmen bu teknikle de çözünürlükte bir gelişme olmadı.Anahtar kelimeler; polyrotaksan, rotaksan, kükürbit[6]yuril, 1,3-dipolar siklo katılma,porfirin. ABSTRACTROTAXANES AND POLYROTAXANES BASED ON CUCURBIT[6]URIL ANDPORPHYRINNESİBE CINDIRM.S. in ChemistrySupervisor: Asst. Prof. Dr. Donus TuncelAugust 2005In this study, the ability of CB[6] to catalyze 1,3-dipolar cycloaddition reactionbetween diazido and dialkyne functionalized trans substituted porphyrin monomers hasbeen investigated. The main objective of this work is to synthesize a novel polyrotaxanecontaining porphyrin and CB[6] as stopper and macrocycle respectively by the self-threading method.In the first part of the thesis, porphyrin containing monomers with diazido anddialkyne functional groups have been synthesized. These monomers have beencharacterized by FT-IR, UV-Vis, 1H NMR and 13C NMR. After they have beenprotonated, there have been changes in solubility and red shifts in the UV spectra.Although free base monomers are soluble in organic solvents, they are soluble in neitherorganic solvents nor water at high pH. However, they are soluble in acidic solutions atlow pHs.In the second part, before synthesis of polyrotaxanes, [3] rotaxane and [5]rotaxanes have been synthesized to model the properties and characterization ofpolyrotaxanes. Although [3] rotaxane has better solubility than monomers, its watersolubility was not good enough. However, [5] rotaxane is well soluble in water.Finally, after characterization of the rotaxanes with the same methods,polyrotaxanes have been synthesized and characterized. Although better water solubilitywith polymerization is expected, the water solubility has not improved. Additionally, it isexpected to have better solubility by replacement of one of the porphyrin containingmonomer to long aliphatic chain. However, there is also no improvement in solubility bythis technique.Keywords; Polyrotaxanes, rotaxanes, cucurbit[6]uril, 1,3-dipolar cycloaddition,porphyrin. 111

ÖZET UV ETKİSİYLE DEHİDROKLORİNASYONA UĞRAMIŞ HQ İÇERİKLİ PVC'NİN DİREKT PİROLİZ KÜTLE SPEKTROMETRİ (DPMS), TGA, UV-VIS-NIR VE FTIR TEKNİKLERİYLE ANALİZİ ERCAN AVCI Kimya Bölümü Yüksek Lisans Tezi Tez Yönericisi: Prof. Dr. Şefik Süzer Temmuz 2003 Poli(vinil klorür) (PVC) ısı ve ışığa maruz kaldığında kolayca HC1 kaybederek bozunur. Bu olayın mekanizması bilinmektedir ve zip (fermuar) mekanizması olarak adlandırılır. Dehidroklorinasyon sonucunda polien olarak adlandırılan konjüge yapılı parçacıklar oluşur. PVC'nin bozunmasında temel ürün HC1 olduğundan, bu polimer 'in-situ' (yerinde) asit verici olarak da kullanılabilir. PVC matriksine hidrokinon (HQ) eklenmesiyle PVC polimerinin 312 nm de bozunması hızlanır. Bu çalışmada DPMS ve TGA tekniklerinin yanında UV-Vis-NIR ve FTIR tekniklerini kullanarak fotodehidroklorinasyonun PVC polimerinin ısı ve malzeme özelliklerine etkileri incelendi. Buna ek olarak, PVC'nin yanında poli(vinil asetat) (PVAc)'ın, bu iki polimerin karışımlarının ve kopolimerlerinin foto bozunması ve bunların PANI ile karıştırılmış örnekleri önceki çalışmaya benzer olarak araştırıldı. UV ışığınına maruz kalmiş PVC 'den HC1 çıkışı UV ışığına maruz kalmamiş PVC 'ye göre değişik bir karakter sergiler. Hem DPMS, hem de TGA PVC'nin 312 nm de VIbozunmasının HQ katılımıyla hızlandığını doğrulayan sonuçlar vermiştir ve bu örnekler en düşük HC1 bozunma başlangıç sıcaklığına sahiptir (140 °C). HQ'nun etkisi kopolimerin 312 nm de bozunmasında sıradışı bir farklılık sergilememiştir. UV etkisiyle bozunmuş kopolimerin düşük bozunma başlangıç sıcaklığına sahip olması, uzun konjüge yapılı polienlerin elde edilmesi için ümit verici olabilir ve polimer iskeleti yaklaşık 220 °C'den sonra parçalanmaya başladığından, bu kopolimer PVC'ye bir alternatif olabilir. Anahtar Kelimeler: Poli(vinü klorür), PoIy(viniI asetat) (PVAc), PVC-ko-PVAc, hidrokinon, polianilin, foto bozunma, DPMS, TGA, UV-Vis-NIR, FTIR. vn ABSTRACT ANALYSIS OF UV INDUCED DEHYDROCHLORINATED PVC (WITH HYDROQUINONE) USING DIRECT PYROLYSIS MASS SPECTROMETRY (DPMS), TGA, UV-VIS-NIR AND FTIR TECHNIQUES ERCAN AVCI M. S. in Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Şefik Süzer July 2003 Poly(vinyl chloride) (PVC) degrades easily upon heat and light exposure via loss of HC1. The mechanism of this process is well understood, known as the zip mechanism and the dehydrochlorination results in conjugated segments, polyenes. It is also possible to utilize PVC polymer as an in-situ acid donor since the main degradation product is HC1. Addition of hydroquinone (HQ) into PVC matrix sensitizes the photodehydrochlorination of PVC at 3 12 nm. In this study the effects of photodehydrochlorination on thermal and material properties of PVC were investigated using DPMS and TGA as well as UV-Vis-NIR and FTIR techniques. In addition, the photodegradation of PVC/PVAc blend, copolymer (PVC-co- PVAc) and PVAc were similarly investigated. Dehydrochlorination of the polymers resulting from UV-exposure were also investigated for doping of PANI in blends. HC1 evolution behavior of the UV dehydrochlorinated PVC exhibits a characteristic property which is different from the unirradiated ones. Both DPMS and TGA results confirms the sensitization of PVC photodehydrochlorination at 312 nm by hydroquinone (HQ) resulting in a temperature onset that is the lowest (140 °C). HQ assistance upon 312 nm UV exposure is not significantly observed in the copolymer. The low temperature IVonset of UV-induced copolymer is a promising result to produce longer polyene chains, since polymer backbone starts to decompose after ca. 220 °C, using copolymer might be an alternative to PVC. Keywords: Polyvinyl chloride) (PVC), Poly(vinyI acetate)(PVAc), PVC-co-PVAc, hydroquinone, polyaniline, photodegradation, DPMS, TGA, UV-Vis-NIR, FTIR. 70