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
- Geçici implant uygulamaları için biyobozunur PLA/HA nanokompozit malzemenin üretilmesi ve analizi
Production and analysis of biodegradable PLA/HA nanocomposite material for temporary implant applications
BÜŞRA SARAÇOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikKocaeli ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF ÖZKAN
- 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
- Nanocomposite scaffolds containing metal nanoparticles
Metal nanotanecik içeren nanokompozit yapı iskeleleri
AYŞEN AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Biyonanokompozitin özelliklerine hidroksiapatitin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of hydroxyapatite on the properties of bionanocomposite
SELEN ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Polihidroksibütirat-ko-hidroksivalerat biyonanokompozitlerinin silikalanmış hidroksiapatit nanopartikülleri ile hazırlanması ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of poly(hydroxybutyrateco-hydroxyvalerate) bionanocomposites with reinforcement by silicated hydroxyapatite nanoparticles
ZEYNEP KIRAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMRA KIRBOĞA OKUMUŞ