Development, production and characterization of ceramic based 3D tissue scaffolds
Seramik tabanlı 3B doku iskelelerinin geliştirilip, üretilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 427819
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HAKAN OFLAZ, YRD. DOÇ. DR. OZAN KARAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Defekte uygun doku iskelesi üretimi kişiye özel yapay kemik uygulamalarında en kritik basamağı oluşturmaktadır. Üç boyutlu (3B) yazdırma özellikle kişiye özel uygulamalarda iç ve dış tasarımın yüksek kontrol edilebilirliği ile en iyi üretim tekniklerinden biridir. Bu çalışma kapsamında kemik doku mühendisliğine iyi bir alternatif oluşturmak üzere çinko katkılı, seramik temelli (kalsiyum sülfat (KS)) doku iskelelerinin 3B yazdırma ile geliştirilip üretilmesi ve karakterizasyon testlerinin yapılması amaçlanmıştır. 3B tasarlanan iskeleler 3B yazıcı ile üretilmiştir. Çinko katkılı ve katkısız KS içerikli iskele grupları XRD, temas açısı ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Mekanik özellikleri basma testi yapılarak değerlendirilmiştir. Hücre canlılığı, MTT testi ile hücrelerin yüzeye tutunma yeteneği ise SEM gözlemleri ile belirlenmiştir. XRD analizi 3B yazıcının ticari tozu olan kalsiyum sülfat hemihidratın (KSHH), yapıştırıcı solüsyonun (binder) yüksek su içeriği nedeniyle yazdırma işlemi sonrası gypsuma dönüşmüş olduğunu, sinterleme işlemi sonunda ise su kaybı nedeni ile anhidrit formuna dönüşmüş olduğunu göstermektedir. Temas açı ölçümleri KSHH'ın hidrofilik karakterde olduğu ve ayrıca çinko ilavesinin KSHH örneklerin mekanik özelliklerini ve BMSC hücre hattının KSHH örnekler üzerindeki canlılığını olumlu yönde etkilediği görülmüştür. Benzer şekilde, SEM görüntülerinde görüldüğü üzere hücreler yüzeyde yassılaşarak oldukça iyi bir tutunma göstermektedirler. Sonuç olarak %0.5 çinko katkılı örneklerin kontrol, %0.1, %0.3 ve %0.5 çinko katkılı gruplar arasında en yüksek mekanik dayanıma sahip olduğu ve hücre canlılığı üzerindeki pozitif etkisinin de en fazla olduğu görülmüştür. Çalışmanın uzun vadedeki amacı, CT görüntüleme ile defekt bölgesinin belirlenmesinin ardından, hastanın kendi mezenşimal hücreleri ekildiği defekte uygun doku iskelesinin, toksik olmayan, kemiğin mekanik ve biyolojik özelliklerini sağlayan malzeme kullanılarak üretimi ile kişiye özgü doku mühendisliği alanına katkı sağlamaktır. Tez kapsamında laboratuvarımızda bulunan 3B yazıcı ile üretilebilecek doku iskeleleri için optimum malzeme kompozisyonu araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Production of defect-matching scaffolds is the most critical step in custom artificial bone applications. Three dimensional (3D) printing is one of the best techniques particularly for custom designs on artificial bone applications because of the high controllability and design independency. In this study, we aimed to develop, produce and characterize zinc doped ceramic based 3D printed scaffolds (calcium sulfate (CS) based) in an attempt to satisfy requirements of bone tissue engineering. 3D designed scaffolds were manufactured by using 3D printer. Zinc oxide doped and pure CS based scaffold groups were investigated by XRD, contact angle meter and SEM to be characterized. Then, mechanical properties were assessed by compression test. Cell viability of bone marrow stem cells (BMSCs) on printed scaffolds was determined by using MTT and cell attachment abilities were investigated by using SEM. The effects of the incorporation of zinc oxide in the commercial powder (CS) to mechanical and biological properties of the material were studied. According to XRD results calcium sulfate hemihydrate (CSHH) powder was transformed into gypsum after printing process due to water content of binder. Following that gypsum was transform into anhydrite after sintering process due to water loss. Contact angle measurements showed that CS has a super hydrophilic character which supports cell attachment. It can be concluded that zinc addition increase both mechanical strength of CSHH samples and cell viability of BMSCs on CSHH based scaffolds. Similarly, cells attached properly and flattened on each group according to SEM micrographs. As a result, 0.5 wt% zinc doped samples have the best mechanical and biological properties among control, 0.1 wt%, 0.3 wt% and 0.5 wt% zinc doped groups. Our long-term aim is to implant a custom artificial bone that is cultured with patient's own mesenchymal stem cells after determining defect architecture on patient's bone by using CT and printing that defect-matching 3D scaffold with appropriate non-toxic materials. Thus, in the scope of thesis, the optimum material composition was researched for current 3D printer in our laboratory.
Benzer Tezler
- Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater
Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
NURAY YERLİ SOYLU
Doktora
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Characterization and beneficiation of Malatya / Kuluncak rare earth elements ore
Malatya/Kuluncak nadir toprak elementi cevherinin karakterizasyonu ve zenginleştirilmesi
BURAKHAN ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FIRAT BURAT
- Nadir toprak iyonları ile katkılandırılmış çinko oksit tellürit (TeO2-ZnO) camlarda beyaz ışık üretimi ve karakterizasyonu
Characterization and generation of white light in rare earth ions doped zinc oxide telluride (TeO2-ZnO) glasses
AYFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL ERYÜREK
- Al2O3 ZrO2 CeO2 kompozitlerinin spark plazma sinterleme (SPS)yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al2O3 ZrO2 CeO2 composites by spark plasma sintering (SPS)
BETÜL ZEYNEP BİLGİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER