Preparation and characterization of polymeric hard tissue supports
Polimerik sert doku desteklerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 338539
- Danışmanlar: PROF. DR. NESRİN HASIRCI, PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
Son yıllarda, otogreftlerin sınırlı miktarda bulunması, allogreftlerin ise bağışıklık sisteminde tepkilere neden olmasından dolayı biyomalzeme alanında yapay malzemelerin kullanımı için talep büyük ölçüde artmıştır. Bu tezin amacı, sert doku uygulamaları için destekleyici veya yenileyici malzeme olarak kullanılmak üzere polimer esaslı matrisler hazırlamaktır.Tezin ilk kısmında, destekleyici malzeme olarak hidroksiapatit içeren akrilik kemik çimentoları hazırlanmıştır. Bu çalışmada, sentezlenen poli(metil metakrilat) (PMMA) mikroküreleri ve öğütülüp elenmiş PMMA tanecikleri kullanılarak değişik kompozisyonlara sahip kemik çimentoları hazırlanmıştır. Kullanılan PMMA parçacık boyutları 50?150 µm arası (BC1), 1?50 µm arası (BC2) ve 1 µm dir (BC3). Kompozisyonlar, biyouyumluluğu ve mekanik dayanımı arttırmak için hidroksiapatit (HAp) kullanılarak hazırlanmıştır. Çeşitli kemik çimentosu formülasyonlarında polimerik ve inorganik bileşenler arasında uyumu arttırmak için oksijen plazma uygulaması yapılmıştır. Bazı kompozisyonlar amonyum nitrat, zeolit, kitosan eklenerek hazırlanmıştır. Plazma uygulaması bütün grupların mekanik özelliklerini geliştirmesinin yanında istenmeyen bir durum olan maksimum kür sıcaklıklarını da arttırmıştır. Ek olarak, zeolit güçlendirici madde olarak davranıp kemik çimentolarının mekanik gücünü arttırmıştır. Kitosan içeren kemik çimentosu formülasyonu sıçanlarda in vivo uygulamaları için kullanılmış ve yeni kemik oluşumu gözlenmiştir.Tezin ikinci kısmında, kemik doku mühendisliği uygulamaları için yenileyici malzeme olarak 2D ve 3D gözenekli destek yapılar hazırlanmıştır. Destek yapıların hazırlanmasında biyobozunur polimer olarak kitosan ve poli(laktik asit-ko-glikolik asit) (PLGA), mineral bileşen olarak HAp kullanılmıştır. Destek yapılar mikrofabrikasyon, liyofilizasyon ve elektroeğirme olmak üzere üç farklı teknik kullanılarak hazırlanmış ve kimyasal, termal, mekanik ve in vitro testler ile karakterize edilmiştir. Mikrofabrikasyon tekniği ile mikron boyutlu düzenli kare boşluklara sahip iki boyutlu gözenekli membranlar elde edilmiştir. İçiçe geçmiş ve makrogözenekli, %77-89 gözenekliliğe sahip üç boyutlu destek yapılar liyofilizasyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Islak PLGA ve HAp içeren destek yapılar en yüksek sıkıştırma modülüne sahiptir. Ayrıca, elektroeğirme yöntemi ile 180?525 nm arası çapa sahip fiberler elde edilmiştir. Kitosan destek yapıların bozunma hızlarının PLGA eklenerek değiştirilebileceği gözlenmiştir. Hücre kültürü deneyleri, SaOs-2 hücrelerinin hazırlanan bütün destek yapılar üzerinde uygun bir şekilde yapıştığı ve çoğaldığını göstermiştir. Sonuçlar, her iki polimerin avantajlarını birleştiren CH-PLGA karışımı doku destek yapılarının, kemik doku mühendisliği alanında kullanılmak için iyi bir aday olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the demand for the use of artificial materials have increased drastically in biomedical field since autografts have limited availability and allografts lead to immune response problems. The aim of this thesis was to prepare polymer based materials which will be used for either supportive or regenerative materials for hard tissue applications.In the first part of the thesis, hydroxyapatite (HAp) containing acrylic based bone cements as supportive materials were prepared. In this thesis, bone cements with different compositions were prepared by using PMMA microspheres and ground and sieved PMMA particles, with particle sizes in the range of 50?150 µm (BC1), 1?50 µm (BC2) and 1 µm (BC3). Formulations were obtained by addition of HAp to enhance the biocompatibility and mechanical strength of the cements. Various bone cement formulations were obtained by application of oxygen plasma to increase the compatibility of polymeric and inorganic components. Some formulations contained ammonium nitrate, zeolite or chitosan. Plasma application improved the mechanical properties of all groups but increased the maximum curing temperature which is undesirable for bone cements. Addition of zeolite served as reinforcement and increased the mechanical strength of bone cements. Chitosan containing bone cement formulation was used in the in vivo applications in rats and new bone tissue formation was observed.In the second part of the thesis, 2D and 3D porous scaffolds were prepared as regenerative materials for bone tissue engineering applications. In the preparation of scaffolds, chitosan and poly(lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA) were used as the biodegradable polymeric component and HAp as the mineral component. Scaffolds were produced by three different techniques: microfabrication, freeze drying and electrospinning. They were characterized by chemical, thermal, mechanical and in vitro tests. Microfabrication technique yielded porous 2D membranes with regular square holes at micron level. 3D scaffolds having interconnected macroporous structure and 77-89% porosity were produced by freeze drying. PLGA and HAp containing scaffolds had the highest compressive modulus in the hydrated state. Fibers with diameters in the range of 180?525 nm were obtained with electrospinning technique. It was shown that degradation rate of chitosan scaffolds could be controlled by addition of PLGA. Cell culture tests showed that SaOs-2 cells properly attached and proliferated on all the prepared scaffolds. The results indicated that CH-PLGA blend scaffolds that combined the advantages of both the polymers could be good candidates for use in bone tissue engineering applications.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of biodegradable composite systems as hard tissue supports: Bone fillers, bone regeneration membranes and scaffolds
Sert doku malzemeleri olarak biyobozunur kompozit sistemlerin hazırlanması ve karakterizasyonu: Kemik dolgu malzemeleri, kemik rejenerasyon membranları ve iskele yapıları
ÜMRAN AYDEMİR SEZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. EDA AYŞE AKSOY
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
- Preparation and characterization of poly-llactide-natural silica composites
Poli-l-laktid–doğal silika kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
BERNA ŞİRVANLIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU
- Design of biocompatible hydrogels with regions of different chemical and mechanical properties
Farklı kimyasal ve mekanik özellikte bölgeler içeren biyouyumlu hidrojel tasarımları
ASLIHAN ARĞUN
- Preparation and characterization of chitosan-gelatin/hydroxyapatite scaffolds for hard tissue engineering approaches
Kitosan-jelatin/hidroksiapatit destek yapıların sert doku mühendisliği yaklaşımları için hazırlanması ve karakterizasyonu
CANSEL IŞIKLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
PROF. DR. VASIF HASIRCI
- Polietilen glikol ve Hint yağı temelli şekil hafıza özelliği gösteren poliüretan filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyethylene glycol and castor oil based-shape memory polyurethane films
MİREY BONFİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. F. SENİHA GÜNER