P3HB ve PBA polimerleri ikili karışımlarının doku iskelesi olarak değerlendirilmesi
Evaulation of binary blends of P3HB and PBA polymers as a tissue scaffold
- Tez No: 465321
- Danışmanlar: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Tez çalışması kapsamında bir biyopoliester olan poli-3-hidroksibutirat (P3HB), hidrojen transfer polimerizasyonuyla sentezlenen ve daha önce hiçbir doku mühendisliği çalışmasında kullanılmamış olan poli-β-alanin (PBA), PBA kopolimeri poli(β-alanin-koetilenoksit) (PMBA), PBA türevi poli(N-(3-metoksipropil)-β-alanin) (PNMPBA) poliamitleri ile katkılanarak yeni bir doku iskelesi malzemesi üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu katkılama ile aynı zamanda P3HB'nin olumsuz özelliklerinin giderilmesi de amaçlanmıştır. Doku iskelesi üretimi için, dondurarak kurutma ve elektroeğirme yöntemleri kullanılmıştır. Dondurarak kurutma yöntemiyle %5 P3HB ve P3HB'ye oranla kütlece %2, %5 ve %10 oranlarında PBA, PNMPBA ve PMBA içeren P3HB 3 boyutlu (3B) süngerimsi doku iskeleleri elde edilmiştir. İskeleler üzerinde basma mekanik testleri uygulanmış, P3HB ve %2 PBA içeren doku iskelelerinde sıkıştırma direnci değerleri sırasıyla 14.00±0.00 kPa ve 5.66±1.04 kPa olarak, elastik modül değerleri ise sırasıyla 27.40±0.00 kPa ve 12.06±3.20 kPa olarak bulunmuştur. Yapılan katkılamaların P3HB'nin kristal yapısına olan etkisini araştırmak amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) analizi gerçekleştirilmiştir. P3HB'nin kristalinitesi %52.70 olarak bulunurken; %2 PBA, PNMPBA ve PMBA katkılaması yapılmış grupların kristalinitesi sırasıyla %48.84, %42.50 ve %46.84; %5 PBA, PNMPBA ve PMBA katkılaması yapılmış grupların kristalinitesi sırasıyla %46.46, %46.01 ve %46.61; %10 PBA, PNMPBA ve PMBA katkılaması yapılmış grupların kristalinitesi ise sırasıyla %36.91, %41.21 ve %46.27 olarak bulunmuştur. Yapılan karakterizasyon çalışmaları sonuçları değerlendirilmiş, ve dondurarak kurutma yöntemi ile üretilen iskelelerin doku mühendisliği uygulamalarına uygun olmadığı tespit edilmiştir. Elektroeğirme aşamasında geleneksel elektroeğirme ve ıslak elektroeğirme teknikleri kullanılarak sırasıyla 2 boyutlu (2B) ve 3B fibröz doku iskeleleri elde edilmiştir. Geleneksel elektroeğirme için %5 (w/v) P3HB ve %10 PBA (w/w) hekzafloroizopropanol (HFIP) içerisinde çözdürülmüş ve elektroeğirme koşullarının optimizasyonundan sonra 15 kV voltaj, 22.5 cm şırınga-toplayıcı uzaklığı ve 1.0 mL/sa akış hızı optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Islak elektroeğirme için ise %10 (w/v) P3HB ve %10 (w/v) PBA HFIP içerisinde çözüdürülmüş ve elektroeğirme koşullarının optimizasyonundan sonra 15 kV voltaj, 1 mL/sa akış hızı ve 16.5 cm şırınga-toplayıcı uzaklığı koşulları seçilmiştir. Geleneksel elektroeğirme yöntemiyle üretilen %5 P3HB ve %10 PBA katkılı P3HB fiberlerin çapları sırasıyla 4.44±1.81 μm ve 3.21±1.82 μm, ıslak elektroeğirme ile üretilen %10 P3HB ve %10 PBA katkılı P3HB fiberlerin çapları ise sırasıyla 5.08±1.57 μm ve 5.12±1.63 μm olarak bulunmuştur. Çekme testleri geleneksel elektroeğirme ile üretilen 2B fibröz matrislere uygulanmıştır. İskelelerin çekme dirençleri sırasıyla 4.00 MPa ve 8.20 MPa olarak bulunurken, elastik modül değerleri sırasıyla 152.00 MPa ve 290.00 MPa olarak bulunmuştur. Ayrıca 2B iskeleler üzerinde su temas açısı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İskelelerin su temas açıları %5 P3HB için 88.30±19.90°, %10 PBA katkılı P3HB için 48.90±9.00°'dir. Su alım kapasitesi ölçümleri ise ıslak elektroeğirme yöntemi ile üretilen doku iskeleleri ile yapılmıştır. Üç boyutlu fibröz doku iskelelerinin su alım kapasiteleri %10 P3HB için %356.70±25.00 olarak, %10 PBA katkılı P3HB için ise %443.60±101.10 olarak hesaplanmıştır. Hücresel uyumluluğun incelenebilmesi için P3HB ve PBA katkılı P3HB fibröz 3B iskeleler ile MC3T3-E1 preosteoblastik hücre hattı kullanılarak hücre kültürü çalışmaları yapılmıştır. Hücre canlılığının belirlenmesi amacıyla mitokondriyal canlılık analizi (MTT) ve hücre morfolojisinin takibi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak PBA katkılamasının P3HB'nin doku mühendisliği açısından olumsuzluk yaratan yüksek kristalinite, yüksek hidrofobisite gibi olumsuz özelliklerini iyileştirdiği ve mekanik açıdan olumlu özellikler katarak hücresel uyumluluğu arttırdığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the thesis study, to produce a novel tissue engineering material, a biopolyester poly-3- hydroxybutyrate (P3HB) reinforced with poly-β-alanine (PBA), PBA copolymer poly(β- alanine-co-ethyleneoxide (PMBA), PBA derivative poly(N-(3-methoxypropyl)-β-alanine) (PNMPBA) polyamides, which were synthesized by hydrogen transfer polymerization, were used for the first time in the field of tissue engineering. Elimination of negative features of P3HB by reinforcement was also aimed. Freeze drying and electrospinning methods were selected for the production of tissue scaffolds. Five percent P3HB and P3HB reinforced with PBA, PNMPBA and PMBA with 2%, 5% and 10% by mass relative to P3HB 3-dimensional (3D) sponge-like tissue scaffolds were obtained by freeze-drying method. Mechanical compression tests were applied on the scaffolds and the compressive strength values were found as 14.00 ± 0.00 kPa and 5.66 ± 1.04 kPa, the elastic modulus values were found as 27.40 ± 0.00 kPa and 12.06 ± 3.20 kPa for the P3HB and 2% PBA scaffolds, respectively. X-ray diffraction (XRD) analysis was performed to investigate the effect of the reinforcement on the crystal structure of P3HB. The crystallinity of the P3HB is found as 52.70%; and the crystallinity of the 2% PBA, PNMPBA and PMBA doped groups were 48.84%, 42.50% and 46.84%; the crystallinity of the 5% PBA, PNMPBA and PMBA doped groups was 46.46%, 46.01% and 46.61%, the crystallinity of 10% PBA, PNMPBA and PMBA doped groups were 36.91%, 41.21% and 46.27%, respectively. According to the characterization results, it has been determined that the scaffolds which produced with freeze-drying method were not suitable for tissue engineering applications. Two-dimensional (2D) and 3D fibrous tissue scaffolds were obtained by using conventional electrospinning and wet electrospinning techniques, respectively. For conventional electrospinning, 5% (w/v) P3HB and 10% PBA (w/w) were dissolved in hexafluoroisopropanol (HFIP) and 15 kV voltage, 22.5 cm syringe-collector distance and 1.0 mL/h flow rate have been determined as convenient conditions after optimization of electrospinning conditions. For wet electrospinning, 10% (w/v) P3HB and 10% (w/v) PBA were dissolved in HFIP and 15 kV voltage, 16.5 cm syringe-collector distance and 1 mL/h flow rate conditions were selected after optimization of the electrospinning conditions. Diameters of 5% P3HB and 10% PBA doped P3HB fibers produced by conventional electrospinning method were 4.44±1.81 μm and 3.21±1.82 μm, and the diameters of 10% P3HB and 10% PBA doped P3HB fibers produced by wet electrospinning were 5.08±1.57 μm and 5.12±1.63 μm, respectively. Tensile tests were performed on 2D fibrous matrices produced by conventional electrospinning. The tensile strengths of the scaffolds were found as 4.00 MPa and 8.20 MPa, while the elastic modulus values were found as 152.00 MPa and 290.00 MPa, respectively. In addition, water contact angle analysis was performed on 2D fiber scaffolds. The water contact angles of the scaffolds were found 88.30±19.90° for 5% P3HB and 48.90±9.00° for P3HB with 10% PBA, respectively. Water uptake capacity measurements were performed with tissue scaffolds produced by wet electrospinning. The water uptake capacities of three dimensional fibrous tissue scaffolds were found 356.70±25.00% for 10% P3HB and 443.60±101.10% for P3HB doped 10% PBA. Cell culture studies were carried out with P3HB and PBA doped P3HB fibrous 3B scaffolds and MC3T3-E1 preosteoblastic cell line to examine cellular compatibility. For determining cell viability and cell morphology mitochondrial viability assay (MTT) and scanning electron microscope (SEM) analysis were applied, respectively. In conclusion, it has been found that PBA doping enhance P3HB's some negative properties in terms of tissue engineering such as high crystallinity, high hydrophobicity and it improves cellular compatibility by adding positive mechanical aspects.
Benzer Tezler
- Poli(3-hidroksibutirat) (P3HB) - poli-β-alanin (PBA) fibröz doku iskelelerinin iskelet kası rejenerasyonundaki etkinliğinin incelenmesi
Investigation of poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) - poly-β-alanine (PBA) fibrous tissue scaffolds in the effectiveness of skeletal muscle regeneration
ELVAN KONUK TOKAK
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Poli(3-hidroksi bütirat)/poli(bütilen adipat-ko-tereftalat)/ipek- bazlı tendon doku iskeleleri: Karakterizasyon ve tenojenik aktivite
Poly(3-hydroxy butyrate)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) /silk-based tendon scaffolds: Characterization and tenogenic activity
BURCU SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Çeşitli katkı malzemeleri içeren PHB/TPU kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Characterization and preperation of poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) / thermoplastic polyurethane (TPU) composites containing various additives
EMREHAN ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiMalzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRTEN ÇAKMAKLI
- Hidrojen transfer kopolimerizasyonu ile yeni bir poli(ester-amit) sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of a new poly(ester-amide) via hydrogen tranfer copolymerization
ÜMİT KELEŞ
- Alcaligenes latus phbcab (poli-3-hidroksibütirik asit biyosentez) genleri klonlanmış escherichia coli'de phb üretimi ve izolasyonu
Phb production and isolation from escherichia coli harboring alcaligenes latus phb biosynthesis operon
YUNUS ENSARİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN PAZARLIOĞLU