Kemik doku mühendisliği uygulamaları için hegzagonal-bor nitrür ve tungsten disülfür içeren biyoaktif cam kompozit doku iskelesi hazırlanması
Preparation of hexagonal-boron nitride and tungsten disulfide containing bioactive glass composite scaffold for bone tissue engineering applications
- Tez No: 708482
- Danışmanlar: PROF. DR. AYLİN MÜYESSER DELİORMANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Metalurji Mühendisliği, Bioengineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Kemik doku mühendisliği, çeşitli nedenlerle hasar görmüş ve işlevini yerine getiremeyen kemik dokusunun onarımı ve rejenerasyonunu hedefleyen multidisipliner bir çalışma alanıdır. Biyoaktif camlar, kemik doku ile yüksek bağlanma kabiliyetlerinden dolayı kemik doku mühendisliğinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu çalışma kapsamında polimer köpük replikasyon yöntemi ile hegzagonal bor nitrür (hBN) ve tungsten disülfür (WS2) nanopartikülleri içeren bor bazlı 13-93B3 biyoaktif cam kompozit doku iskeleleri hazırlanmıştır. Nanopartiküllerin yapıya eklenmesi iki farklı yaklaşımla gerçekleştirilmiştir. İlk yaklaşımda (ağırlıkça %0.1, 0.2, 0.5, 1 ve 2) hBN veya WS2 nanopartikülleri biyoaktif cam süspansiyonuna doğrudan eklenmiş ve polimer köpük replikasyon yöntemi kullanılarak doku iskeleleri üretilmiştir. İkinci yaklaşımda ise, katkısız biyoaktif cam doku iskeleleri hBN veya WS2 nanopartikül içeren (ağırlıkça %0.1, 0.2, 0.5, 1 ve 2) polikaprolakton ya da polikaprolakton/poli(laktik-ko glikolik) asit solusyonu ile kaplanmıştır. Sonuçlar hBN ve WS2 nanopartikül ilavesinin biyoaktif cam doku iskelelerinin yapısal ve morfolojik özelliklerinde bir miktar değişikliğe neden olduğunu göstermiştir. Ayrıca, polimer kaplamanın ve belirli bir konsantrasyona dek nanopartikül ilavesinin, biyoaktif cam örneklerin basma dayanımını arttırdığı anlaşılmıştır. Yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde bekletilen doku iskelelerinin Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR) analizleri ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) mikrografları, örneklerin yüzeyinde hidroksiapatit (HA) tabakası oluştuğunu, polimer kaplamanın HA oluşumunu engellemediğini, ayrıca hBN ve WS2 nanopartikül katkısının HA oluşum hızını arttırdığını göstermiştir. İn vitro sitotoksisite çalışmaları, biyoaktif cam matris içerisinde yer alan hBN ve WS2 nanopartiküllerin belirli bir konsantrasyona dek, polimer matris içerisinde yer alan ve biyoaktif camlara kaplama şeklinde uygulanan nanopartiküllerin ise tüm konsantrasyonlarda pre-osteoblast MC3T3-E1 hücrelerine karşı sitotoksik bir etkiye neden olmadığını göstermiştir. Gentamisin sülfat yüklenmiş biyoaktif cam doku iskelelerine hBN ve WS2 ilavesinin ve örneklerin yüzeyinin polimer ile kaplanmasının, örneklerin ilaç salım davranışını etkilediği görülmüştür. hBN ve WS2 içeren 13-93B3 biyoaktif cam kompozit doku iskelelerinin artan mekanik özellik, in vitro biyoaktivite, biyouyumluluk ve iyileştirilmiş ilaç salım özellikleri nedeni ile kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Bone tissue engineering is a multidisciplinary field of study that aims to repair and regenerate bone tissue that has been damaged for various reasons and cannot function. Bioactive glasses have wide range of uses in bone tissue engineering due to their high bonding ability with bone tissue. In this study, hexagonal-boron nitride (hBN) and tungsten disulfide (WS2) nanoparticle- containing borate-based 13-93B3 bioactive glass composite scaffolds were produced by polymer foam replication method. The addition of nanoparticles to the structure was carried out by two different approach. In the first approach, hBN and WS2 nanoparticles (0.1, 0.2, 0.5, 1 and 2 wt%), were directly added to the bioactive glass suspension and scaffolds were produced using the polymer foam replication method. In the second approach, bare bioactive glass scaffolds were coated by the hBN or WS2 nanoparticle - containing (0.1, 0.2, 0.5, 1 and 2 wt%) polycaprolactone or polycaprolactone/poly(lactic-co-glycolic) acid solution. The results showed that the addition of hBN and WS2 nanoparticles caused some changes in structral and morphological properties of the bioactive glass scaffols. Additionally, application of a polymer coating and inclusion of nanoparticles up to a specified concentration enhanced the compressive strength of the bioactive glass scaffolds. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyzes and scanning electron microscope (SEM) micrographs showed that a hydroxyapatite (HA) layer is formed on the surface of the tissue scaffolds that were kept in simulated body fluid (SBF). Furthermore, the polymer coating layer did not inhibit the HA formation and incorcorporation of hBN and WS2 nanoparticles accelerated the HA formation rate. In vitro cytotoxicity experiments revealed that the presence of hBN and WS2 nanoparticles in the bioactive glass matrix up to a specified concentration and their presence in polymer matrix at all concentrations as coating on the bioactive glass scaffolds did not cause a cytotoxic effect in pre-osteoblast MC3T3-E1 cells. Addition of hBN and WS2 nanoparticles and application of a polymer coating layer, influenced the drug release behaviour of gentamicin sulphate-loaded bioactive glass scaffolds. It was concluded that due to their improved mechanical properties, in vitro bioactivity, biocompatibility and drug release properties, hBN and WS2-containing 13-93B3 bioactive glass scaffolds can be utilized in bone tissue engineering applications.
Benzer Tezler
- Kemik doku mühendisliği uygulamaları için, bor bileşenli polimer doku iskelelerin mezenkimal kök hücreler ile birlikte geliştirilmesi
Co-development of boron compound polymer tissue scaffolds with mesenchymal stem cells for bone tissue engineering
GÜNNAZ ÇAPAN
- Development of antibacterial coatings on titanium based biomaterials
Titanyum esaslı biyomalzemeler üzerinde antibakteriyel kaplamalar geliştirilmesi
DİLEK TEKER AYDOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Developing peptide modified novel bioactive materials for bone tissue engineering applications
Kemik doku mühendisliği uygulamaları için peptit ile modifiye edilmiş özgün biyoaktif malzemelerin geliştirilmesi
GÜNNUR PULAT
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN KARAMAN
- Kemik doku mühendisliği uygulamaları için rejeneratif enjekte edilebilir malzeme üretimi
Production of regenerative injectable material for bone tissue engineering
JÜLİDE HAZAL TÜRKCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE BİNNAZ HAZAR
- Kemik doku mühendisliği uygulamaları için saf ve klinoptilolit katkılı hidroksiapatit bileşiklerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of pure and clinoptilolite doped hydroxyapatite compounds for bone tissue engineering applications
ESMA DALDİKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilim ve TeknolojiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA ZEHRA KOÇAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLÜFER KÜÇÜKDEVECİ