The investigation of desired product properties of polycaprolactone-hydroxy apatite composites for tissue engineering applications
Hidroksi apatit katkılı polikaprolakton kompozitlerinin doku mühendisliğindeki uygulamaları için istenen ürün özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 382586
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERAP CESUR, YRD. DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR ÜRKMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 230
Özet
Günümüzde biyomalzeme alanında, yeni malzemelerin geliştirilmesi için önemli çalışmalar yapılmaktadır. Biyomalzemeler, insan vücudundaki canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek ya da desteklemek için kullanılan malzemelerdir ve vücut akışkanlarıyla temas etmektedirler. Geçici implantlar için malzemenin biyobozunma ürünlerinin vücut ile uyumlu ve süresinin de iyileşme için yeterli olması istenmektedir. Bu çalışmanın amacı, biyomedikal uygulamalarda tek başlarına yeterli olamayan hidroksi apatit (HA, zayıf mekanik özellikler) ve polikaprolaktonun (PCL, hidrofobik ve uzun biyobozunma süresi) birlikte kullanımı ile özellikleri geliştirilmiş yapı iskeleleri üretmektir. HA'nın PCL matrisi içinde homojen dağılımını sağlamak ve ürün özelliklerini geliştirmek için organik katkı maddeleri olarak oleik asit (OA) ve gliserol monooleat (GMO) seçilmiştir. Biyokompozitler, çözücü olarak diklorometan kullanılarak çözelti döküm-tuz süzdürme yöntemi ile hazırlanmıştır. Gözenekli yapı eldesi için porojen olarak tuz kullanılmıştır. Kompozit filmlerin kristalizasyon kinetikleri izotermal ve izotermal olmayan koşullar altında incelenmiştir. İzotermal kristalizasyon kinetik parametreleri Avrami modeli ile hesaplanmıştır. Avrami sabiti, n, 1,22-2,94 değerleri arasında değişmiş ve kristal büyümesinin 2 boyutlu olduğu anlaşılmıştır. Yalnız oleik asit katkısının kristalizasyonu hızlandırdığı, fakat yalnız GMO katkısının yavaşlattığı görülmüştür. İzotermal olmayan koşullarda kristalizasyon 2, 5, 10 ve 20 °C/dak. soğutma hızları seçilerek gerçekleştirilmiştir. Kristalizasyon kinetik parametreleri Avrami Jeziorny, Ozawa, Liu-Mo ve Lauritzen Hoffman modelleri ile hesaplanmıştır ve izotermal olmayan koşullar altında, Avrami Jeziorny sabiti, n, 1,15 – 5,08 değerleri arasında değişmiştir. Ağırlıkça % 3 GMO katkısının kristallenmeyi yavaşlattığı belirlenmiştir. Hazırlanan yapı iskelelerinin karakterizasyonu için FTIR ve EDX analizleri, mekanik özelliklerin belirlenmesi için çekme testi, yüzey özelliklerinin belirlenmesi için SEM, gözenek çapları, toplam yüzey alanı ve toplam gözenek hacmi için BET analizleri yapılmıştır. Biyoaktivitelerinin belirlenmesi için, malzemeler 5 katı derişimde hazırlanan yapay vücut sıvısında (YVS) 37°C'de 2 gün bekletilmiştir. Pseudomonas lipaz enzimi içerisindeki bozunurluğu incelenmiştir. Ağırlıkça %3 ve %20 HA katkısının gözenek çapını büyük oranda arttırdığı ve az miktarda GMO katkısının daha etkili olduğu görülmüştür. Katkısız PCL'in YVS'de bekletilmeden önce sıfır olan Ca/P oranının YVS'de bekletildikten sonra yaklaşık 2 değerine artması, PCL'in insan vücudu için uyumlu olduğunu göstermektedir. Kristallik derecesi düşük olan yapı iskelelerinin mekanik özelliklerinin, yumuşak doku uygulamaları için daha uygun olduğu bulunmuştur. Bu değerler düz kas hücreleri, deri ve süngerimsi doku ile benzerdir. Oleik asitin, hidroksi kaproik asitin Pseudomonas lipaz enzimine difüzyonunu yavaşlattığı fakat GMO'nun hızlandırdığı görülmüştür. Enzimatik bozunmadan sonra kompozit filmlerin kristallik dereceleri artmıştır. Bu da bozunmanın ilk olarak amorf yüzeyde gerçekleştiğini göstermektedir. Toksisite ve hücre çoğalmasının incelenebilmesi için, hazırlanan malzemelerin fiziksel özellikleri ve vücutta etkileşimde bulunabileceği dokular göz önüne alınarak, in vitro koşullarda koyun düz kas hücreleri (SMC) ve L929 hücre hattıyla çalışılmıştır. İki hücre tipi için de sitotoksisite söz konusu değildir.
Özet (Çeviri)
Nowadays, a significant effort is being made for development of new materials. Biomaterials are natural or synthetic materials that are used to perform or support the function of living tissues and they come into contact with body fluids (e.g. blood) continuously or periodically. For temporary implants, biodegradation products of scaffolds have to be compatible with body and biodegradation time of them must be sufficient for regeneration of the tissue. The aim of this study is to produce scaffolds whose properties were improved with using polycaprolactone (PCL, hydrophobic and long biodegradation time) and hydroxy apatite (HA, weak mechanical properties) that are not sufficient alone. Oleic Acid (OA) and glycerol monooleate (GMO) as organic additives were selected to provide a homogen distribution of the ceramic material in the polymer matrix and improve the product properties. Biocomposite materials were prepared with solvent casting-salt leaching technique using dichloromethane as the solvent. Salt was used as the porosifier. Crystallization kinetics of the composites was investigated under isothermal and nonisothermal conditions. Crystallization kinetics at isothermal conditions was evaluated by Avrami model. Avrami exponent, n, values changed between 1.22-2.94, which show fast and 2 dimensional crystallization. Oleic acid alone accelerates and GMO alone slows down the nucleation step of the crystallization. Nonisothermal crystallization tests were performed for selected samples. Four different cooling rates were selected as 2, 5, 10 and 20 °C/min. The results were evaluated by Avrami Jeziorny, Ozawa, Liu-Mo and Lauritzen Hoffman models. Avrami Jeziorny exponent, n, values changed between 1.15-5.08 and 3 wt % GMO addition slowed down the crystallization. FTIR and EDX analyses for characterization, tensile tests for determining mechanical properties, SEM analyses for determining surface properties and BET analyses for pore sizes, total surface areas and total pore volumes of scaffolds were performed. Their degradability were investigated in lipase enzyme. Materials were kept in 5 times concentrated simulated body fluid (SBF) at 37°C for 2 days to determine the bioactivity. It was determined that pore diameters highly increases with the addition of 3 wt % and 20 wt % HA, small amount of GMO addition is more effective on pore size. Neat PCL is biocompatible with human body because of the increment of Ca/P ratio after SBF from zero to 2. Mechanical properties of scaffolds which have lower degree of crystallinity values are suitable for soft tissue applications. These values are similar with smooth muscle cells, skin and cancellous bone. GMO accelerates the diffusion of hydroxy caproic acid into Pseudomonas lipase enzyme solution but oleic acid shows reverse effect. Degree of crystallinity percent of composite films highly increased after enzymatic degradation. That means degradation firstly occurred at the surface of amorphous phase. In order to determine the cyto-toxicity and cell proliferation of scaffolds, it was studied with smooth muscle cells (SMC) of sheep and L929 cells in vitro considering the physical properties of the scaffolds and the tissues in body which can be interacted. There are not any symptoms that sign any cyto-toxic effect for all selected scaffolds in both SMC and L929 cells.
Benzer Tezler
- Modelling of crystallization kinetics and investigation of affecting parameters on desired product properties in PCL composites with inorganic and organic additives
İnorganik ve organik katkılı PCL kompozitlerde kristalizasyon sürecinin modellenmesi ve istenen ürün özelliklerine etki eden parametrelerin incelenmesi
FATMA BURCU ALP
Doktora
İngilizce
2012
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERAP CESUR
- UV-ışınları ile sertleştirilen polimerik filmlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulama alanları
The Preparation, the characterization, and various applications of UV-cured polymeric films
ATTİLA GÜNGÖR
- Fabrication and characterization of biodegradable fibrous webs for vascular graft structures
Vasküler greft yapılarına yönelik biyobozunur fibröz yüzey üretimi ve karakterizasyonu
JANSET ÖZTEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Hava-jetli tekstüre işleminde hacimlilik (bulk) incelemesi
Bulkiness of air-jet textured yarns
ARZU GÖNENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Polimer reaktörlerinde sıcaklık kontrolü ile elde edilen polistirenin nanosilika ile oluşturduğu kompozit kalitesinin incelenmesi
The investigation of composite obtained from nanosilicate and polystyrene produced in polymerization reactor with temperature control
RUZİYE ÇAMKERTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. SEBAHAT ERDOĞAN