pdf,821KB - Tehnološko-metalurški fakultet - Univerzitet u Beogradu

pdf,821KB - Tehnološko-metalurški fakultet - Univerzitet u Beogradu pdf,821KB - Tehnološko-metalurški fakultet - Univerzitet u Beogradu

13.07.2015 Views

40 НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 25.03.2010.elementarna analiza, TGA, SEM, TEM, STM, UV-vis spektroskopija i ciklična voltametrija. MWCNTfunkcionalizovane etilendiaminom i 1,4-fenilendiaminom poseduju najbolja disperzibilna ielektrohemijska svojstva. Funkcionalizovane MWCNT, u koncentracijama od 1 do 50 μg/ml, nisucitotoksične za fibroblastnu L929 ćelijsku liniju. Međutim, koncentracije MWCNT veće od 10 μg/mlsmanjuju rast ćelija i u tom smislu ovaj nalaz je pozitivno korelisan sa stepenom njihove internalizacijeod strane L929 ćelija.U okviru ove disertacije prikazano je uklanjanje kadmijuma iz vodenih rastvora pomoćunetretiranih, oksidovanih i etilendiaminom funkcionalizovanih višeslojnih ugljeničnih nanocevi. Ušaržnim uslovima ispitan je uticaj pH rastvora, kontaktnog vremena, početne koncentracije metalai temperature na sorpciju Cd 2+ jona na sva tri uzorka. Adsorpcija Cd 2+ jona na oksidovanim ietilendiaminom funkcionalizovanim MWCNT izrazito zavisi od pH vrednosti. Vremenski zavisnaadsorpcija Cd 2+ jona na netretiranim, oksidovanim i etilendiaminom modifikovanim MWCNTopisana je pomoću kinetičkog modela pseudo drugog reda. Model Lengmirove izoterme najboljeodgovara dobijenim eksperimentalnim ravnotežnim podacima. Maksimalni kapacitet od 25,7mg/g, na 45 °C, dobijen je za etilendiaminom modifikovane MWCNT. Termodinamički parametriizračunati su za adsorpciju Cd 2+ jona na sva tri uzorka, a dobijeni rezultati pokazali su da je procesadsorpcije spontan i endoterman.Kovalentna amino-funkcionalizacija višeslojnih ugljeničnih nanocevi prikazana je kaopogodan metod za poboljšanje mogućnosti za dalje procesiranje MWCNT. Upotrebomfunkcionalizovanih nanocevi dobijeni su homogeni i transparentni kompoziti, na bazi MWCNT ipoli(metil metakrilata) (PMMA). Kovalentna veza, koja je formirana između aminofunkcionalizovanihMWCNT i PMMA, poboljšava disperziju MWCNT u polimeru kao ielektrična i mehanička svojstva kompozita.Komercijalne višeslojne ugljenične nanocevi (Sigma–Aldrich i Sun Nanotech) i ugljenikXC-72R (Vulcan ® , Cabot Corporation) ispitivani su netretirani i oksidovani. Rezultatielektrohemijske karakterizacije pokazuju da se posle oksidacije povećava elektrohemijski aktivnapovršina i kapacitivnost ugljeničnih uzoraka kao i da se poboljšavaju svojstva prenosanaelektrisanja koja su ispitivana na osnovu reverzibilnosti Fe(CN) 3– 4–6 /Fe(CN) 6 reakcije.Ugljenične nanocevi pokazuju bolja elektrohemijska svojstva u odnosu na ugljenik XC-72R.Morfologija ugljeničnih nanocevi ima veliki uticaj na elektrohemijska svojstva. Nanocevi sanaboranim zidovima su pokazale bolja svojstva prenosa naelektrisanja i veću pseudokapacitivnostod nanocevi sa glatkim zidovima, što je posledica većeg udela ivica grafena i defektnih mesta uugljeničnom materijalu.Elektrohemijska svojstva MWCNT modifikovanih etilendiaminom ispitivana sucikličnom voltametrijom i upoređena su sa oksidovanim ugljeničnim nanocevima. Pokazano je damodifikacija ugljeničnih nanocevi etilendiaminom dovodi do značajnog opadanja elektrohemijskeaktivnosti grupa koje sadrže kiseonik, što je posledica reakcije sa etilendiaminom. Nakonmodifikacije vidno je smanjenje prividne kapacitivnosti kao i blago smanjenje svojstava prenosanaelektrisanja koja su ispitivana na osnovu reverzibilnosti Fe(CN) 3– 6 /Fe(CN) 4– 6 reakcije. Ovo jeprouzrokovano smanjenjem pristupačnosti elektrolita ukupnoj površini ugljeničnih nanocevimodifikovanih etilendiaminom.Na oksidovane i etilendiaminom modifikovane ugljenične nanocevi nanesene sunanočestice Pt. Količina adsorbovanih Pt nanočestica na MWCNT modifikovanih etilendiaminomznačajno je veća nego na oksidovanim nanocevima. Raspodela Pt nanočestica na ugljeničnimnanocevima modifikovanih etilendiaminom je homogena, a srednja veličina čestica iznosi 2.5 ±0.5 nm. Elektrohemijska merenja pokazala su da Pt nanočestice na nosaču od MWCNTmodifikovanih etilendiaminom imaju visoku vrednost elektrohemijski aktivne površine.U okviru disertacije izvršena je hemijska funkcionalizacija višeslojnih ugljeničnihnanocevi dapsonom (dapson-MWCNT) koji se koristi kao anti-mikrobski i anti-zapaljenski lek.Funkcionalizacija nanocevi izvršena je modifikacijom karboksilnih grupa na površini nanocevi

НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 25.03.2010. 41koristeći N-HATU i DIEA. Ovako funkcionalizovane MWCNT disperzibilne su u vodi.Modifikacija je potvrđena različitim tehnikama kao što su FTIR, TEM, TGA i elementarnaanaliza. Dapson se u medicini koristi kao anti-mikrobski i anti-zapaljenski lek. Biološki efekatkonjugata, dapson-MWCNT, testiran je na makrofagama izolovanim iz peritoneuma (PMØ).Konfokalnom laserskom mikroskopijom i protičnom citometrijom pokazano je da su PMØ brzofagocitovale dapson-MWCNT kao i oksidovane MWCNT koje su upotrebljene kao kontrola.Vijabilnost PMØ nije promenjena ni sa dapson-MWCNT pri malim koncentracijama (50 µg/ml imanje) kao ni sa oksidovanim MWCNT pri ekvivalentnim koncentracijama, dok većekoncentracije (50 µg/ml i više) izazivaju programiranu ćelijsku smrt, apoptozu. Apoptoza PMØkoja je izazvana pomoću kontrolnih, oksidovanih MWCNT, je veća od apoptoze izazvane sadapson-MWCNT i povezana je sa pojavom oksidativnog stresa. Nasuprot tome, dapson-MWCNTnisu aktivirale oksidativni stres, već su prouzrokovale apoptozu PMØ, i to najviše nakonprodužene kultivacije od tri dana. Ekvivalentne koncentracije rastvornog dapsona, iako su izazvaleoksidativni stress, nisu indukovale apoptozu. Celokupni rezultat pokazuje kompleksnost dapson-MWCNT/PMØ interakcija i sugeriše da se ovaj kompleks može ispitati za tretman unutar-ćelijskihmikroorganizama koji su osetljivi na dapson kao i za zapaljenske procese kod kojih se dapsonkoristi kao lek.Za karakterizaciju dobijenih uzoraka korišćene su savremene metode: infracrvenaspektroskopija sa Furijeovom transformacijom (FTIR), rendgenska difrakcija praha (XRD),elementarna analiza, termogravimetrijska analiza (TGA), skenirajuća elektronska mikroskopija(SEM i FESEM), transmisiona elektronska mikroskopija (TEM), skenirajuća transmisionaelektronska mikroskopija tamnog polja dobijena neelastičnim rasipanjem elektrona pod velikimuglovima (HAADF-STEM), analiza energetskim disperzivnim spektrometrom (EDS), skenirajućatunelska mikroskopija (STM), ultraljubičasta spektroskopija (UV-Vis), Bemova titracija, BETmetoda, određivanje zeta potencijala i tačke nultog naelektrisanja. Ispitivanja citotoksičnostimodifokovanih i nemodifikovanih nanocevi izvršena su na L929 fibroblastnoj ćelijskoj linijimiševa. Ispitivani su nekroza i apoptoza, proliferativna aktivnost L929 ćelija a morfologija jeispitana pomoću svetlosne i konfokalne mikroskopije. Koncentracije Cd 2+ jona u rastvoru prilikomsorpcionih eksperimenata određivane su pomoću masene spektrometrije sa indukovanospregnutom plazmom (ICP-MS). Mehanička svojstva dobijenih kompozita merena su metodomnanoindentacije, dok su električna svojstva merena metodom impedansne spektroskopije.Disperzija nanocevi u polimeru, praćena je pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije.Elektrohemijska svojstva ugljeničnih nanocevi, kao i ugljeničnih nanocevi sa nanočesticamaplatine, ispitivane su u rastvorima 0,1 M H 2 SO 4 i 1,0 M KCl, metodom ciklične voltametrije.Biološki uticaj modifikovanih nanocevi dapsonom ispitivan je na peritonealnim makrofagamapacova. Osim ispitivanja uticaja nanocevi funkcionalizovanih dapsonom na apoptozu, proučavanje i njihov efekat na vijabilnost, fagocitozu i pojavu oksidativnog stresa.B. Uporedna analiza rezultata kandidata sa rezultatima iz literature i naučni doprinosOsnovni cilj istraživanja sadržanih u ovoj disertaciji, bila je funkcionalizacija MWCNT injihova primena u različitim oblastima nauke i tehnologije. MWCNT izazivaju velikointeresovanje u mnogim oblastima nauke i inženjerstva, zbog svojih jedinstvenih fizičkih ihemijskih svojstava koja im omogućavaju široku primenu. Međutim, primena ugljеničnihnanocevi u velikoj meri je onemogućena njihovom slabom disperzijom u rastvaračima ipolimerima usled jakih Van der Valsovih interakcija koje dovode do formiranja agregata nanocevi.Funkcionalizacija nanocevi smatra se najboljim načinom za poboljšanje disperzije i ostvarenjenjihovih širokih mogućnosti primene. Kovalentno funkcionalizovane ugljenične nanoceviispitivane su u cilju sagledavanja njihovih svojstava i primene u zaštiti životne sredine,kompozitnim materijalima, elekrohemijskim sistemima, kao nosača katalizatora i u biomedicinikao nosača lekova.

40 НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 25.03.2010.elementarna analiza, TGA, SEM, TEM, STM, UV-vis spektroskopija i ciklična voltametrija. MWCNTfunkcionalizovane etilendiaminom i 1,4-fenilendiaminom poseduju najbolja disperzibilna ielektrohemijska svojstva. Funkcionalizovane MWCNT, u koncentracijama od 1 do 50 μg/ml, nisucitotoksične za fibroblastnu L929 ćelijsku liniju. Međutim, koncentracije MWCNT veće od 10 μg/mlsmanjuju rast ćelija i u tom smislu ovaj nalaz je pozitivno korelisan sa stepenom njihove internalizacijeod strane L929 ćelija.U okviru ove disertacije prikazano je uklanjanje kadmijuma iz vodenih rastvora pomoćunetretiranih, oksidovanih i etilendiaminom funkcionalizovanih višeslojnih ugljeničnih nanocevi. Ušaržnim uslovima ispitan je uticaj pH rastvora, kontaktnog vremena, početne koncentracije metalai temperature na sorpciju Cd 2+ jona na sva tri uzorka. Adsorpcija Cd 2+ jona na oksidovanim ietilendiaminom funkcionalizovanim MWCNT izrazito zavisi od pH vrednosti. Vremenski zavisnaadsorpcija Cd 2+ jona na netretiranim, oksidovanim i etilendiaminom modifikovanim MWCNTopisana je pomoću kinetičkog modela pseudo drugog reda. Model Lengmirove izoterme najboljeodgovara dobijenim eksperimentalnim ravnotežnim podacima. Maksimalni kapacitet od 25,7mg/g, na 45 °C, dobijen je za etilendiaminom modifikovane MWCNT. Termodinamički parametriizračunati su za adsorpciju Cd 2+ jona na sva tri uzorka, a dobijeni rezultati pokazali su da je procesadsorpcije spontan i endoterman.Kovalentna amino-funkcionalizacija višeslojnih ugljeničnih nanocevi prikazana je kaopogodan metod za poboljšanje mogućnosti za dalje procesiranje MWCNT. Upotrebomfunkcionalizovanih nanocevi dobijeni su homogeni i transparentni kompoziti, na bazi MWCNT ipoli(metil metakrilata) (PMMA). Kovalentna veza, koja je formirana između aminofunkcionalizovanihMWCNT i PMMA, poboljšava disperziju MWCNT u polimeru kao ielektrična i mehanička svojstva kompozita.Komercijalne višeslojne ugljenične nanocevi (Sigma–Aldrich i Sun Nanotech) i ugljenikXC-72R (Vulcan ® , Cabot Corporation) ispitivani su netretirani i oksidovani. Rezultatielektrohemijske karakterizacije pokazuju da se posle oksidacije povećava elektrohemijski aktivnapovršina i kapacitivnost ugljeničnih uzoraka kao i da se poboljšavaju svojstva prenosanaelektrisanja koja su ispitivana na osnovu reverzibilnosti Fe(CN) 3– 4–6 /Fe(CN) 6 reakcije.Ugljenične nanocevi pokazuju bolja elektrohemijska svojstva u odnosu na ugljenik XC-72R.Morfologija ugljeničnih nanocevi ima veliki uticaj na elektrohemijska svojstva. Nanocevi sanaboranim zidovima su pokazale bolja svojstva prenosa naelektrisanja i veću pseudokapacitivnostod nanocevi sa glatkim zidovima, što je posledica većeg udela ivica grafena i defektnih mesta uugljeničnom materijalu.Elektrohemijska svojstva MWCNT modifikovanih etilendiaminom ispitivana sucikličnom voltametrijom i upoređena su sa oksidovanim ugljeničnim nanocevima. Pokazano je damodifikacija ugljeničnih nanocevi etilendiaminom dovodi do značajnog opadanja elektrohemijskeaktivnosti grupa koje sadrže kiseonik, što je posledica reakcije sa etilendiaminom. Nakonmodifikacije vidno je smanjenje prividne kapacitivnosti kao i blago smanjenje svojstava prenosanaelektrisanja koja su ispitivana na osnovu reverzibilnosti Fe(CN) 3– 6 /Fe(CN) 4– 6 reakcije. Ovo jeprouzrokovano smanjenjem pristupačnosti elektrolita ukupnoj površini ugljeničnih nanocevimodifikovanih etilendiaminom.Na oksidovane i etilendiaminom modifikovane ugljenične nanocevi nanesene sunanočestice Pt. Količina adsorbovanih Pt nanočestica na MWCNT modifikovanih etilendiaminomznačajno je veća nego na oksidovanim nanocevima. Raspodela Pt nanočestica na ugljeničnimnanocevima modifikovanih etilendiaminom je homogena, a srednja veličina čestica iznosi 2.5 ±0.5 nm. Elektrohemijska merenja pokazala su da Pt nanočestice na nosaču od MWCNTmodifikovanih etilendiaminom imaju visoku vrednost elektrohemijski aktivne površine.U okviru disertacije izvršena je hemijska funkcionalizacija višeslojnih ugljeničnihnanocevi dapsonom (dapson-MWCNT) koji se koristi kao anti-mikrobski i anti-zapaljenski lek.Funkcionalizacija nanocevi izvršena je modifikacijom karboksilnih grupa na površini nanocevi

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!