Biodegradable polymer-hydroxyapatite nanocomposites for bone plate applications
Kemik plakası uygulamaları için biyobozunur polimer-hidroksiapatit nanokompozitleri
- Tez No: 268800
- Danışmanlar: PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI, PROF. DR. JOSEP A. PLANELL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Ortopedi ve Travmatoloji, Biotechnology, Orthopedics and Traumatology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Uzun kemik kırıklarında kırılan parçalar kemik plakası ile sabitlenir ve bunlar genellikle çeşitli metallerden yapılır. Doğru bir iyileşme için kırılan bölgenin belli bir yüke maruz kalması gereklidir. Metallerin elastik modülleri kemiğe göre 5-10 kat fazladır ve bu yüzden yükün büyük bir kısmı metal plakalarca taşınır. Bu durum stres izolasyonu olarak bilinir ve kemiğin gerekli mineral yoğunluğuna ulaşmasını engelleyerek sağlamlığını düşürür.Polimerik kemik plakalarının mekanik özelliklerini iyileştirmek üzere Poli(L-laktid) PLLA ve Poli(3-hidroksibutirat-co-3-hidroksivalerat) (PHBV) biyobozunur polimerlerinden hidroksiapatit (HAP) nanoparçacıkları içeren kompozit lifler ekstrüzyon ve spinning yöntemleriyle üretilmiştir. HAP nanoçubuklar normal kemik dokusundakine benzer şekilde üretim eksenine paralel olması sağlanmıştır. Ayrıca kompozit yapımında kullanılan HAP nanoparçacıklarının, PLLA'nın monomeri olan laktik asit ile kimyasal kaplanmasının mekanik özellikleri iyileştirdiği görülmüştür.Çalışmada ağırlıkça %50 HAP nanoparçacıkları içeren kompozit liflerin çekme modülü saf polimerden üretilenlere gore 2.35 kat daha fazla olurken (4.12 GPa) en yüksek çekme dayanımlarının (50.4 MPa) üçte bir oranında azaldığı görülmüştür. Elde edilen lifler üretilen polimerik kemik plakalarına uzun eksenleri paralel olacak şekilde gömülmüştür. Eklenen lifler miktarca az olmasına karşın, elde edilen fiber güçlendirilmiş kemik plakalarının basma modülleri %4 oranında artmıştır. Bu yaklaşımın, kemik plakalarınnın basma değerlerini kortikal kemik düzeyine çıkarmada umut vaad ettiği görülmüştür.Üretilen lifler doku kültürü ortamında denenmiş ve osteoblast hücrelerine iyi bir yapışma yüzeyi sağladıkları görülmüştür. Bu durum kemik yapıcı osteoblast hücrelerinin kırık bölgesine çekilmesinde de bir avantaj yaratabilir.
Özet (Çeviri)
Long bone fractures are fixed with bone plates to restrain movement of bone fragments. Fracture site must experience some pressure for proper healing. Bone plates are mostly made up of metals having 5 - 10 times higher elastic modulus than bones and most of the load is carried by them, leading to stress shielding and a bony tissue with low mineral density and strength. To avoid these problems, biodegradable polymer-based composite plates were designed and tested in this study.Poly(L-lactide) and Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) biodegradable polymer composite fibers containing hydroxyapatite (HAP) nanoparticles were produced by extrusion and spinning techniques to reinforce the polymeric bone plates. The composite fibers were expected to mimic the natural organization of bone so that HAP nanorods aligned parallel to the loading axis of bone plate. Also, lactic acid was grafted on HAP surfaces and had a positive effect on the mechanical properties of the PLLA composites.A 50% (w/w) HAP nanoparticle content was found to increase tensile modulus value (4.12 GPa) ca. 2.35 times compared to the pure polymeric fiber with a reduction to one third of the original UTS (to 50.4 MPa). The fibers prepared were introduced to polymeric plates with their long axes parallel. Fiber reinforced bone plates were compression tested longitudinally and up to a 4% increase in the Young?s Modulus was observed. Although this increase was not high was not high probably due to the low fiber content in the final plates, this approach was found to be promising for the production of biodegradable polymeric bone plates with mechanical values closer to that of cortical bones.Biological compatibility of fibers was validated with in vitro testing. The osteoblasts attached and spread on the fibers indicating that bone fractures fixed with these could attract of bone forming osteoblasts into defect area and help speed up healing.
Benzer Tezler
- Çift vidalı ekstrüder yardımı ile farklı oranlarda polimerik filmlerin sentezlenmesi ve bu filmlerin kontrollü kompost ortamında biyobozunmalarının incelenmesi
Synthesis of polymer films at different ratios by using twin screw extruder and investigation of their biodegradability under controlled composting conditions
SELİN CANSU ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN
- Biyobozunur PHBV-hidroksiapatit nanokompozitlerinin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of hydroxyapatite reinforced PHBV nanocomposites
FATMA BERNA İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Kolajen/beta-trikalsiyum fosfat bazlı sentetik kemik greftlerinin geliştirilmesi
Development of collagen/ beta-tricalcium phosphate based synthetic bone grafts
BURCU SARIKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MURAT AYDIN
- Bazı fungal kaynaklardan kitosan ve nanokitosan üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization chitosan and nanochitosan from some fungal sources
RAMİN MOHAMMADİ
Doktora
Türkçe
2015
BiyomühendislikAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM BARIŞ
- Surface morphology investigation of a biodegradable magnesium alloy
Biobozunur magnezyum alaşımının yüzey morfolojisinin araştırılması
AYDIN TAHMASEBİFAR
Doktora
İngilizce
2015
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER EVİS
PROF. DR. MUAMMER KOÇ