Emulsion-based processing and characterization of biomimetic hydroxyapatite microspheres by using calcium phosphate cements
Kalsiyum fosfat çimentosu kullanılarak biyomimetik hidroksiapatit mikrokürelerin emülsiyon bazlı işlenmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 774697
- Danışmanlar: PROF. DR. CANER DURUCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Kemik kusurları için sentetik malzemeler, biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerden biri de birkaç yüz m boyut aralığındaki biyoaktif seramik bazlı mikrokürelerdir. Bu mikroküreler, yüksek dolgulama verimliliği nedeniyle düzensiz kusur doldurma operasyonlarında kullanılır. Küresel şekil yüzey alanını, reaktiviteyi ve hücre tutunumunu arttırır. Osteokondüksiyon (kemik dokusu büyümesi), sert doku değiştirmeleri ve greftler için temel endişe kaynağıdır. Yüksek çözünürlüğe sahip bir kalsiyum ortofosfat olan alfa-trikalsiyum fosfat (-TCP, -Ca3(PO2)2), çimento tipi reaktivitesi nedeniyle doğrudan kemik nakil malzemesi olarak toz formunda uygun bir seçenektir. Sulu ortamlarda hidroksiapatit (CDHAp, Ca9(HPO4)(PO4)5(OH)). çimentosu, doğal kemik minerali ile yüksek kimyasal benzerliği nedeniyle biyoaktif ve biyomimetik bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, -TCP'nin çimento yapısından yararlanılarak, su bazlı -TCP bulamacının şeklinin kolayca korunmasını sağlayan emülsiyon bazlı bir mikroküre oluşumu gerçekleştirilmiştir. Mikrokürelerin başka bir yapısal bileşeni, şekillendirme kabiliyetini, osteokondüksiyonu ve mekanik özellikleri daha da geliştirmek ve kontrol etmek için kullanılan organik bir bağlayıcıdır. Geliştirilen mikroküreler, boyut ve morfoloji kontrolünü sağlayan yağ içinde su emülsiyon bazlı sistem kullanılarak oluşturulan, farklı seramik toz:bağlayıcı miktarlarına sahip -TCP:Ca-Aljinat, -TCP:Gelatin ve -TCP:CSH (-TCP:Kalsiyum Sülfat Hemihidrat) içerir. Mikroküre oluşumu, emülsiyonla şekillendirilen kürelerin uzun süreli ex-situ hidrasyonu ile sonlandırılmıştır. Emülsiyon parameteleri olan karıştırma hızı ve sıcaklığın mikroküre boyutu ve morfolojisi üzerindeki etkileri parametrik çalışmalarla incelenmiştir. Bağlayıcı türü, konsantrasyonu ve hidrasyon ortamının (DI su ve fosfat tampon çözeltisi) -TCP'nin CDHAp'a hidrasyonu üzerindeki etkileri parametrik bir yaklaşımla incelenmiştir. Farklı hibrit mikrokürelerin mikroyapısı ve mekanik özellikleri karşılaştırmış ve rapor edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Synthetic materials for bone defects have been widely used for biomedical applications. One of these materials is bioactive ceramic-based microspheres in the size range of couple 100s m. These microspheres are used for irregular defect filling operations due to high packing efficiency. The spherical shape also increases the surface area, reactivity, and cell adhesion. The osteoconduction (bone tissue growth) is the primary concern for hard-tissue replacements and grafts. Alpha-tricalcium phosphate (-TCP, -Ca3(PO4)2), a calcium orthophosphate with high solubility, is an attractive option in the powder form as a direct bone substitute material due to its cement-type reactivity setting to calcium-deficient hydroxyapatite (CDHAp, Ca9(HPO4)(PO4)5(OH)) in aqueous environments. The cement product is considered as a bioactive and biomimetic material due to its high chemical resemblance with the natural bone mineral. In this study, an emulsion-based microsphere formation has been accomplished by utilizing the cement nature of -TCP, enabling shape preservation for water-based -TCP slurry. Another structural component of the microspheres was an organic binder to improve and control the shaping ability, osteoconductivity and mechanical properties. The developed microspheres include -TCP:Ca-Alginate, -TCP:Gelatin, and -TCP:CSH (-TCP:Calcium Sulfate Hemihydrate) that are formed using water in oil (w/o) emulsion-based system enabling size and morphology control. The microsphere formation was finalized by long-term ex-situ hydration of spheres shaped by emulsion. The effects of the emulsion parameters; stirring efficiency, temperature on the microsphere size and morphology were investigated by parametric studies. The effects of binder type, concentration, and hydration media (DI water and buffer solution) on hydration of -TCP to CDHAp were studied by a parametrical approach. The microstructure and mechanical properties of different hybrid microspheres have been compared and reported.
Benzer Tezler
- Bioactive peptide encapsulation by electrospinning technique: Characterization of electrospun fibers and mathematical modelling of release kinetics
Biyoaktif peptitlerin elektroeğirme tekniği ile enkapsülasyonu: Elektroeğrilmiş liflerin karakterizasyonu ve salım kinetiğinin matematiksel modellenmesi
ZAHİDE KIRBAŞ
Doktora
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ALTAY
- Synthesis and characterization of polyurea formaldehydemicrocapsules filled with tung oil for preparation ofcomposite polylactic acid film for self healing applications
Kendini onarabilen polilaktik asit kompozit filmerindekullanılmak üzere tung yağı katklı poliüre formaldehitmikrokapsüllerinin sentezlenmesi ve karakterize edilmesi
GİZEM SEMRA ARITÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN SANLI ŞENTÜRK
- Türkiye'de yetiştirilen yerel mercimek türlerinden protein izolasyonu, karakterizasyonu ve fonksiyonel özelliklerinin incelenmesi
Protein isolation from local lentil varities grown in Turkey, and the investigation of functional properties and characterization of lentil protein isolates
ZEYNEP SALİHA GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI CAN KARAÇA
- Vişne çekirdeği proteininin farklı glikasyon yöntemleri ile teknofonksiyonel özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of technofunctional properties of sour cherry seed protein by different glycation methods
MERVE AKALAN
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiHarran ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARAASLAN
- Extraction, characterization and usage of pectin from sugar beet pulp waste
Şeker pancarı posa atığından pektinin kstraksiyonu,karakterizasyonu ve kullanımı
ELİF KARTAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ