Polimerik arayüzeylerdeki protein adsorbsiyon kinetiği ve biyofilm oluşumunun ATR-FTIR tekniği ve mikroskopik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of protein adsorption kinetics and biofilm formation on polymeric interfaces bf ATR-FTIR and microscopic techniques
- Tez No: 34199
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MENEMŞE KİREMİTÇİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1994
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Sunulan çalışmada biyomateryal olarak yaygın bir kullanıma sahip olan PU, PP ve PHEMA bazlı polimerik yapıların yüzey ve yığın yapı karakterizasyonu ve biyolojik ortamla uyuşabilirliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. öncelikle akrilik asit (AA) ve dimetilamino etilmetakrilat (DMAEMA) içeren PHEMA membranlar ve PU yapılar daha önceki çalışmalarımızda belirlenen yöntemlerle hazırlanmış, PP yüzeyler ise piyasadan temin edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde PU ve PHEMA membranların yapısal özellikleri çeşitli yöntemlerle incelenmiştir. PHEMA bazlı yapıların yığın özellikleri, faz geçiş davranışları ve çapraz bağlar arası molekül ağırlığı tayini ile saptanırken, PU ve PHEMA membranların yüzey özellikleri de değme açısı, SEM ve ATR-FTIR yöntemleriyle belirlenmiştir. Çalışmanın devam eden bölümlerinde, kullanılan tüm polimerik yüzeylerin biyolojik ortamla uyuşabilirliği polimerik yüzey-protein ve polimerik yüzey- mikroorganizma etkileşimleri ile incelenmiştir. Polimerik yüzey-protein etkileşimi ATR-FTIR tekniği ile kantitatif ve yüzey serbest enerjisi yaklaşımıyla kalitatif olarak incelenmiştir. Bu çalışmalar farklı yapısal özelliklere sahip proteinlerin yüzeyle etkileşimi sırasındaki davranışlarım belirlemek amacıyla plazma proteinlerinin büyük bir kısmını oluşturan BSA ve FGN ile gerçekleştirilmiştir. Polimerik yüzey-mikroorganizma etkileşimi ise farklı morfolojilere ve yüzey özelliklerine sahip mikroorganizmaların etkisinin incelenmesi amacıyla vücudun patojen ve normal mikroflorasından izole edilen mikroorganizmalarla gerçekleştirilmiştir. İlk bölümde gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda %20,30 DMAEMA ve %10,20,30 AA içeren PHEMA bazlı yapıların pH'a bağlı olarak“faz geçişi”gösterdikleri saptanmıştır. DMAEMA içeren yüzeylerin pH 7*nin altında, AA içeren yüzeylerin ise pH 5'in üzerinde iyonize olmalarından dolayı bu pH'larda - aşın derecede şişme özelliği gösterdikleri belirlenmiştir. Ancak PHEMA bazlı yapıların yüzey serbest enerjilerinde komonomer türü ve miktarı ile belirgin iiibir değişim meydana gelmediği ve bu değerlerin 59.6erg/cm2 ile 63.1erg/cm2 arasında olduğu saptanmıştır. PU ve PP'nin yüzey serbest enerjileri ise 46.4 erg/cm2 ve 26.9erg/cm2 olarak bulunmuş ve bu yapıların PHEMA"ya nazaran daha hidrofobik oldukları saptanmıştır. ATR-FTIR analizi ile PU'nun yüzey yapısı aydınlatılırken, PHEMA yapısına ilave edilen komonomer türüne (AA. ve DMAEMA) ve miktarına bağlı olarak yüzey yapısında belirgin değişimlerin meydana geldiği saptanmıştır. Protein çalışmaları için BSA ve FGN'nin liyofilize haldeki ve çözeltideki spektrumlan sırasıyla FTIR ve ATR-FTIR teknikleriyle elde edilmiştir. Alınan spektrumlarla proteinin çözünme sırasında yapısal değişimlere uğradığı belirlenmiştir. Yüzey protein etkileşimi çalışmalarıyla AA içeren PHEMA yüzeylerin protein adsorpsiyonunu desteklemediği, %20 DMAEMA içeren yüzeyde ise protein adsorpsiyonunun PHEMAya oranla daha fazla olduğu, PU yüzeylerde ise BSA'nın düşük, FGN'nin ise yüksek miktarlarda adsorplandığı saptanmıştır. Yine ATR-FTIR tekniği ile yüzeye adsorplanan proteinlerin ilerleyen zamanla konformasyonal değişime uğradığı saptanmıştır. Son bölümde gerçekleştirilen mikrorganizma kültür çalışmalarında ise mikrorganizmalann üreme özellikleri, yüzey hidrofobisiteleri ve yüzey serbest enerjileri belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda C.albicans ve E.coli(P)'nin E.coli(N)'ç göre daha hidrofobik oldukları saptanmıştır. Mikroorganizma- polimerik yüzey etkileşimi çalışmaları P(HEMA-DMAEMA) kopolimerlerinde yüzeye pozitif yük kazandıran DMAEMA miktarının artmasıyla tüm mikrorganizmalar için yüzeye yapışan mikrorganizma miktarında artış olduğunu göstermiştir. Hidrofobik karakterli PU ve PP yüzeylere yine hidrofobik özellik gösteren C.albicans ve JE.coWP.Tnin maksimum, hidrofilik karakterli E.coli(N)'in ise minimum yapışma gösterdiği saptanmıştır. P(HEMA-AA) içeren yapıların ise her üç mikrorganizma yapışmasını da desteklemediği görülmüştür. Bu çalışmalar sonucunda sözü edilen polimerik yapıların biyomateryal olarak değişik amaçlı uygulamalarda kullanılabileceklerine karar verilmiştir. iv
Özet (Çeviri)
In the presented study the structural and biological characterization of PU, PP and PHEMA based structures, which have been widely used as a biomaterial are examined. Properly PHEMA membranes that include acrylic acid (AA) and dimethylaminoethylmethacrylate (DMAEMA) comonomers and PU surfaces are prepared by the procedures determined in our previous studies and PP surfaces are commercially available. In the first part of the study structural characteristics of PU and PHEMA membranes are examined in various procedures while the bulk characteristics of PHEMA based structures is determined through the estimation of phase transition, and molecular weight between crosslink, the surface characteristics of PU and PHEMA membranes are determined through the contact angle, SEM and ATR-FTIR techniques. In the following parts of the study biocompatibility of polymeric surfaces is examined by surface-protein and surface-microorgamism interactions. The polymeric surface-protein interaction is investigated quantitatively by ATR- FTIR technique and also surface free energy approach, qualitatively. These studies are realized by widely used plazma proteins i.e. BSA and FGN. The adherence of two strains of E.coli (normal and patogen) and one strain of C. albicans (patogen) isolated from uretherial surface, to the polymeric surfaces is studied in-vitro using microscopic techniques. As a results of studies done in the first part it is determined that PHEMA based structures which consist 20; 30%DMAEMA and 10; 20; 30%AA shows phase transition with pH. There is no an obvious change inthe free energy of surfaceses by depending upon the type and the quantity of comonomer and these quantities are between 59.6erg/cm2 and 63.1erg/cm2. The surface free energies of PU and PP are found as 43.1erg/cm2 and 26.9erg/cm2 respectively.therefore these structures are more hydrophobic in accordance with the PHEMAWhile the surface structure of PU is made clear by ATR-FTIR analysis, it is obvious that the type and quantity of comonomer (AA and DMAEMA) which is added to PHEMA structure causes an obvious change on its surface structure. Using ATR- FTIR spectroscopy the spectra of the adsorbed protein are obtained at different times of adsorption and structural changes are detected. By the protein- surface interaction studies it is realised that AA-containing PHEMA surfaces do not support protein adsorption while 20% DMAEMA-containing surface causes higher adsorption than PHEMA for both of proteins. On the other hand PU surfaces adsorp larger quantities of FGN than BSA when compared with PHEMA based surfaces. The hydrophobicity of cell surfaces is determined by using two methods including adsorption to hydrocarbons and contact angle measurements. The uropathogenic E.coli and C. albicans were found to be relatively hydrophobic, with a similar surface free enegy, approximately 40erg/cm2, when compared with normal E.coli strain which has 61 erg/cm2 free energy. The uropathojenic strains were poorly adherent to hydrophilic polymer surfaces while they are showing excellent adherence on PP surfaces. However, relatively hydrophilic E.coli strain showed just opposite adhesion behavior to the same surfaces. The results obtained in this study show that polymeric structures described here, can be used in different applications as biomaterial. VI
Benzer Tezler
- Organik çözücü buharında latex film oluşumu
Organic vapor-induced latex film formation
BERİL AKKÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Effect of triboelectric charges on friction and wear of polymers at macro scale
Polimerlerde triboelektriklenmenin sürtünme katsayısı ve aşınma üzerine makro boyutta etkileri
KHAYDARALI SAYFIDINOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN TARIK BAYTEKİN
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- Polipropilen kompozitlerin termoplastik elastomerler ile modifikasyonlarının mekanik özelliklerine etkisi
The effect of thermoplastic elastomers on the mechanical properties of polypropylene composites
ONUR BALKAN
Doktora
Türkçe
2006
Mühendislik BilimleriMarmara ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HALİL DEMİRER
- Fabrication and investigation of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite material
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
Doktora
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER