Chitosan is a natural polysaccharide which finds use in various biomedical applications due to its important biological properties. Layer-by-layer (LbL) technique is a practical and economical method to functionalize surfaces using interacting polymer pairs. LbL technique can also be used to construct polymer platforms for controlled release of functional molecules from a surface. In this thesis, ultra-thin polymer coatings were prepared using Chitosan and two different weak polyacids, i.e. Tannic Acid (TA) and poly(acrylic acid) (PAA) through LbL technique at moderately acidic conditions. The driving force for multilayer assembly was electrostatic interactions between the protonated amino groups of Chitosan and phenolate groups of TA and protonated amino groups of Chitosan and carboxylate groups of PAA for Chitosan/TA and Chitosan/PAA films, respectively. In addition, hydrogen bonding interactions among the hydroxyl groups of Chitosan and phenolic hydroxyl groups of TA or carboxyl groups of PAA contributed to the association of the polymers at the surface. The surface properties of the films such as LbL growth profile, stability, wettability and surface morphology were examined. The remarkably different surface properties are explained by the chemical nature and acidity of the polyacids. The differences in biological properties of the films such as drug loading capacity, stimuli-responsive release and protein adsorption behaviours are explained by the differences in surface properties. This thesis study generated fundamental information about the structure-property relationship in Chitosan based LbL films and showed tuning both surface and biological properties of the multilayers by simply changing the nature of the polyacid.

Kitosan önemli biyolojik özellikleri sebebiyle birçok biyomedikal uygulamada kullanımı olan doğal ve doğrusal yapıda bir polisakkarittir. Katman-katman (LbL) kendiliğinden yapılanma yöntemi birbirleriyle etkileşen polimerler kullanarak yüzeylerin işlevselleştirilmesi için kolay uygulanabilir ve ekonomik bir yöntemdir. LbL yöntemiyle işlevsel moleküllerin yüzeyden denetimli salımı için polimer platformlar oluşturmak da mümkündür. Bu tez çalışmasında, LbL tekniği kullanarak, Kitosan ve iki farklı poliasit, Tannik Asit (TA) ve poli(akrilik asit) (PAA), kullanarak hafif asidik koşullarda ultra-ince polimer kaplamalar hazırlanmıştır. Kitosan/TA and Kitosan/PAA çok katmanlı filmlerinin oluşmasındaki itici kuvvet, Kitosanın protonlanmış amino grupları ile TA'nın fenolat grupları ve Kitosanın protonlanmış amino grupları ile PAA'nın karboksilat grupları arasındaki elektrostatik etkileşimidir. Buna ek olarak, Kitosanın hidroksil grupları ile TA'nın fenolik hidroksil grupları veya PAA'nın karboksil grupları arasındaki hidrojen bağları da polimerlerin yüzeyde birikmesine katkı sağlamıştır. Bu iki filmin LbL büyüme, kararlık, ıslanabilirlik ve yüzey morfolojisi gibi yüzey özellikleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Birbirinden oldukça farklı film özellikleri poliasitlerin kimyasal yapısı ve asit özellikleri ile açıklanmıştır. Bu iki filmin ilaç yükleme kapasitesi, uyarana duyarlı salım ve protein tutunması gibi biyolojik özellikleri arasındaki farklar da yüzey özellikleri ile ilişkilendirilmiştir. Bu tez çalışması, Kitosan esaslı LbL filmlerin yapı-özellik ilişkileri hakkında temel bilgi oluşturulmasına katkı sağlamış ve kullanılan poliasite bağlı olarak çok katmanlı filmlerin yüzey ve biyolojik özelliklerinin kontrol edilebileceğini göstermiştir.