Ortopedik biyomedikal uygulamalarda kullanılmak üzere biyoseramik takviyeli PLA/kolajen temelli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of bioceramic reinforced PLA/collagen-based composites for use in orthopedic biomedical applications
- Tez No: 1016516
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KODAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Aşı kopolimerleri, Polimer kompozitler, Polimer sentezi, Graft copolymers, Polymer composites, Polymer synthesis
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde doku ve organ kayıplarında yenilikçi biyomalzemeler ve teknikler önem kazanmıştır. Medikal uygulamalarda vücut içi kullanılan polimerik malzemelerin en kritik başarı ölçütü doku uyumluluğudur; bölgede gelişebilecek immünojenik yanıtlar ve istenmeyen reaksiyonlar malzemenin yapısı ve karakteristiğiyle doğrudan ilişkilidir. Bu doktora tezinde, vücut içi ve vücut dışı medikal cihazlara uygun, hücre ve doku uyumluluğu artırılmış biyobozunur polimer sentezi ve biyokompozit üretimi araştırılmıştır. Tez dört bölümden oluşmaktadır; (1) D-laktit ve L-laktik asitten PLA sentezi incelenmiş, laboratuvar ve ölçek büyütme çalışmalarının etkileri değerlendirilmiştir. (2) Sığır derisinden Tip I-III kolajen ekstrakte edilmiş; optimum koşullarda sentezlenen PLA ile karbodiimid kuplaj kimyası kullanılarak doku mühendisliğine yönelik PLA-g-kolajen kopolimeri hazırlanmıştır. (3) PLA/COLL/HA/PDI ve PEG ile plastikleştirilmiş PLA/COLL/HA/PEG/PDI biyokompozitleri, ekstrüzyon ve enjeksiyon teknikleriyle yumuşak ve sert kemik doku uygulamaları için üretilmiş; ilgili süreç parametreleri ve çıktıların uygunluğu gözden geçirilmiştir. (4) Bu biyokompozit bileşen ve oranları kullanılarak kemik vidası prototipleri aynı tekniklerle imal edilmiş ve gerekli karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Genel bir değerlendirme yapılacak olursa, en uygun PLA prosesi; D-laktitin 180°C'de 7 saat işlenmesi ve %5 HDI zincir uzatıcı kullanımıyla elde edilmiştir (Mw: 37.668 Da). Karbodiimid birleştirme kimyası, D-laktitten sentezlenen PLA üzerine Tip I-III kolajenin başarıyla aşılanmasını sağlamış; en uygun biyofilm %11,9 aşılama ile PLA-g-COLL 4 olarak belirlenmiştir. Uygulama sonuçlarında yumuşak kemik doku için 70/20/10 PLA/COLL/HA/PEG/PDI, sert kemik doku için ise 70/10/20 PLA/COLL/HA/PDI formülasyonları avantajlı bulunmuştur. Sonuçlar, hedef uygulamalara göre malzeme bileşimi ile proses parametrelerinin kritik belirleyiciler olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Today, in cases of tissue and organ loss, innovative biomaterials and techniques have gained importance. In medical applications, the most critical success criterion for polymeric materials used in vivo is biocompatibility; immunogenic responses and undesirable reactions that may develop at the application site are directly related to the material's structure and characteristics. In this doctoral thesis, the synthesis of biodegradable polymers with enhanced cellular and tissue compatibility, as well as the production of biocomposites suitable for implantable and external medical device applications, was investigated. The thesis comprises four sections. (1) The synthesis of PLA from D-lactide and L-lactic acid was examined, and the effects of laboratory-scale and scale-up studies were evaluated. (2) Type I-III collagen was extracted from bovine skin; using carbodiimide coupling chemistry, a PLA-g-collagen copolymer intended for tissue-engineering applications was prepared with the PLA synthesized under optimum conditions. (3) PLA/COLL/HA/PDI and PEG-plasticized PLA/COLL/HA/PDI biocomposites were produced via extrusion and injection techniques for soft and hard bone tissue applications; the relevant process parameters and output suitability were reviewed. (4) Bone screw prototypes were fabricated using these biocomposite constituents and compositions via the same techniques, and the required characterization studies were performed. In general, the optimum PLA process was obtained by processing D-lactide at 180°C for 7 h with a 5% HDI chain extender (Mw: 37,668 Da). Carbodiimide coupling chemistry enabled the successful grafting of Type I-III collagen onto PLA synthesized from D-lactide; the most suitable biofilm was identified as PDLA-g-Coll4 with an 11.9% grafting ratio. In application results, the 70/20/10 PLA/COLL/HA/PEG/PDI formulation was advantageous for soft bone tissue, whereas the 70/10/20 PLA/COLL/HA/PDI formulation was advantageous for hard bone tissue. The results demonstrate that material composition and process parameters are critical determinants for the target applications.
Benzer Tezler
- Farklı malzemeler için yenilikçi diz implantı tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
Innovative knee implant design for different materials and optimisation by finite element method
TURAN IBRAHIMOVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İYİBİLGİN
- Machine learning assisted design of biomedical high entropy alloys with low elastic modulus for orthopedic applications
Ortopedik uygulamalar için düşük elastik modüle sahip biyomedikal yüksek entropili alaşımların makine öğrenimi destekli tasarımı
HÜSEYİN CAN ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ
- Cefazolin katkılı gözenekli hidroksiapatit (HAp) üretimi
Cefazolin reinforced porous hydroxipatide (HAp) production
AYŞAN ERSİDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP KOÇ
- Preparation and characterization of carbon nanofiber added mesophase pitch based carbon foam
Karbon nanofiber ilave edilmiş mezofaz zift bazlı karbon köpüğün hazırlanması ve karakterizasyonu
AYŞENUR GÜL
Doktora
İngilizce
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. FERHAT YARDIM
- The effect of fibrous dental barrier membrane on osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells
Fibröz yapılı dental bariyer membranın insan mezenkimal kök hücrelerinin osteojenik farklılaşması üzerine etkisi
BAHAR UTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyomühendislikİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN KARAMAN