Selenium doped calcium phosphate biomimetic coating on Ti6Al4V orthopedic implant material for anti-cancer and anti-bacterial purposes
Ti6Al4V ortopedik implant malzemesi üzerine anti-kanser ve anti-bakteriyel amaçlı selenyum eklenmiş kalsiyum fosfat biyomimetik kaplama
- Tez No: 383228
- Danışmanlar: DOÇ. ZAFER EVİS, DOÇ. SREEPARNA BANERJEE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Cerrahi müdahale ile hastalıklı doku alınarak implant yerleştirilmiş kemik kanserli hastalarda kanserin tekrar oluşumunu ve implant yerleştirme ameliyatları sonrasında sıklıkla görülen enfeksiyonun önlenmesi için implant yüzeylerinin fonksiyonelleştirilmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada, selenyumun etkili bir antioksidan, potansiyel bir anti-kanser ve anti-bakteriyel ajan olma özelliklerini, hidroksiapatitin yüksek biyouyumluluk ve biyoaktivitesi ile birleştirmek amacıyla, biyomimetik yöntem ile yapısına selenyum eklenmiş hidroksiapatit Ti6Al4V plakalar üzerine kaplanmıştır. İlk olarak, 1.5×SBF (iyon derişimi normalden 1,5 kat daha yoğun yapay vücut sıvısı, SBF) ile içerisine selenat (SeO4−2) iyonu eklenmiş 1.5×SBF çözeltileri üretilmiştir. Ön-işlem görmüş Ti6Al4V plakalar, bu çözeltilerde bekletilerek saf halde veya yapısına selenyum eklenmiş hidroksiapatitle kaplanmıştır. Elde edilen kaplamaların yüzey ve mikro yapıları SEM, EDS, XRD, ICP-MS, FTIR ve Raman spektroskopisi ile incelenmiştir. SEM görüntülerinden, her iki çözeltide kaplanan yüzeylerde 4. günde çekirdeklenmenin başlamış olduğu, çözeltide bekleme süresi arttıkça çekirdeklerin etrafında çökelmenin devam ettiği ve oluşan kalsiyum fosfat yapının küçük yarım kürecikler halinde büyüdüğü görülmüştür. Selenyum içeren kaplamaların, normal kompozisyondaki 1.5xSBF'den elde edilen kaplamalarda olduğu gibi, standart hidroksiapatit XRD pikleri verdiği saptanmıştır. FTIR spektrumlarında önemli bir farka rastlanmamıştır. Ancak selenyum eklenen kaplamanın Raman spektrumunda, selenyumunun hidroksiapatit yapısına girdiğini gösteren ekstra 764 cm-1 bandı görülmüştür. Ayrıca, selenat eklenmiş 1.5xSBF'de bekletilme süreleri 4 ile 21 gün arasında değişen kaplamaların tamamında ICP-MS yöntemiyle selenyum tespit edilmiştir. Çizik testi sonuçlarına göre, kaplamaların kritik yanal kuvvetlerinin 60-80 mN arasında farklı değerler aldığı görülmüştür. Ayrıca, sağlıklı insan kemik hücreleri (hFOB 1.19) ve osteosarkom hücreleri (Saos-2) ile hücre canlılık testleri yapılmıştır. Saos-2 hücrelerinin çoğalmasının baskılanması ve hFOB 1.19 hücre canlılığında artış görülmesi açısından, 1ml hücre kültür ortamına 5×10-8g selenyum içeren 100 μl çözelti eklemenin optimum selenyum derişimini sağladığı gösterilmiştir. Ancak saf veya selenyum içeren kaplamalar üzerine doğrudan ekilen iki farklı hücre tipi için de canlılığın, hücre kültür plastiği üzerine ekilen kontrol grubundan düşük olduğu tespit edilmiştir. Kaplamaların anti-bakteriyel özelliklerini araştırmak için S. epidermidis bakterisinin implant yüzeyi üzerindeki tutunma ve çoğalma davranışı tespit edilmiştir. Selenat eklenmiş 1.5×SBF'de 14. günde elde edilen kaplamanın bulunduğu ortamda bakteri sayısının saf HA kaplama ve kontrole göre azaldığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In order to prevent recurrent osteosarcoma in patients undergone surgical resection for implant insertion and infection around implant site, which is a very common complication after surgery, it is very important to functionalize the surface. In this study, to combine the effective antioxidant and potential anti-cancer and anti-bacterial properties of selenium with the high biocompatibility and bioactivity of hydroxyapatite, selenium was added to the structure of hydroxyapatite via biomimetic method and coated on Ti6Al4V plates. Firstly, 1.5×SBF (solution with ion concentrations at 1.5 times that of normal simulated body fluid, SBF) and selenate (SeO42−) ion added 1.5×SBF solutions were prepared. The pretreated Ti6Al4V plates were coated with pure or selenium added hydroxyapatite by immersing them into these solutions. The surface and micro-structure of the resulting coatings were characterized by SEM, EDS, XRD, ICP-MS, FTIR and Raman spectroscopy. From SEM micrographs, it was observed that the nucleation had already started on the 4th day of immersion, the precipitation continued around the nucleation sites with increasing immersion time and thecalcium phosphate precipitate grew in the form of half-spheres in both of the solutions. Selenium-containing coatings, similar to the coatings obtained from the normal 1.5×SBF, exhibited the standard hydroxyapatite XRD peaks. There were no significant differences observed in the FTIR spectra. However, there was an extra band at 764 cm-1 in the Raman spectrum of the selenate added coating that demonstrates the successful incorporation of selenium into the structure of hydroxyapatite. Additionally, selenium was detected in all of the coatings obtained from selenate added 1.5×SBF with different immersion times ranging from 4 to 21 days via ICP-MS method. According to the scratch test results, the critical lateral forces of the coatings varied between 60 and 80 mN. In addition, cell viability tests were performed by using normal human osteoblasts (hFOB 1.19) and osteosarcoma cells (Saos-2). It was determined that adding 100μl solution, which contains 5×10-8 g selenium, into 1ml of the cell culture media provided the optimum concentration of selenium in terms of inhibiting the growth of Saos-2 cells while promoting the growth of hFOB 1.19 cells. However, the cell viability of both of the cell types, which were seeded directly on the pure or selenium containing coatings, was less than that of the control group, which was seeded on tissue culture plastic. In order to evaluate the anti-bacterial property of the coatings, the adhesion and proliferation behavior of S. epidermidis bacteria was studied. It was shown that the number of bacteria was decreased in the supernatant media of the coating which is obtained from the selenate added 1.5×SBF at 14th day of immersion with respect to pure HA coating and control.
Benzer Tezler
- Mg, Al, Se katkılı biyoaktif camların biyosilikadan ergitme yöntemi ile üretimi ve biyoaktivite, biyobozunurluk davranışları ile hücre çalışmalarının incelenmesi
Production of Mg, Al, Se doped bioactive glasses with glass melting method and investigation of their bioactivity, biodegradability and cell study
İSA RAHMANLAR
Doktora
Türkçe
2016
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL YÜCEL
- Katkılı ZnO'nun fotokatalitik performansı ve boya duyarlı güneş hücresinde fotoanod olarak uygulaması
Photocatalytic performance of doped ZnO and its application in dyesensitized solar cell (DSSC) as photoanode
GÜLŞAH YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiEge ÜniversitesiGüneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİRCAN DİNDAR
- Bor, selenyum ve kurşun katkılı yarıiletken alaşımların üretimi ve yapısal özelliklerinin karakterizasyonu
Production of boron, selenium and lead doped semiconductive alloys and their structural characterization
TUBA AKGÜN SANDIKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMEK MÖRÖYDOR DERUN
- Beşli yapıdaki CZTSeS nanofiberlerinselenyum/sülfür kompozisyonunabağlı olarak üretilmesi
Production of penternary CZTSeS nanofibers depending onthe selenium/sulfur composition
DURSUN TAHA ALEMDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
DOÇ. DR. FARUK ÖZEL
- Selenyum bileşikli bazı yarıiletkenlerin çizgisel olmayan optik özellikleri
Nonlinear optical properties of some semiconductors with selenium compounds
MUSTAFA YÜKSEK
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN ELMALI