Synthesis and characterization of nanoparticle integrated antibacterial cryogels
Nanopartikül içerikli antibakteriyel kriyojellerin sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 777545
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT TOPUZOĞULLARI, DOÇ. DR. MEHMET MURAT ÖZMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Biotechnology, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Katyonik polimerler, antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı kendiliğinden antibakteriyel malzemeler olarak dikkat çekmektedir. Bu polimerler, antibakteriyel aktivite gerektiren uygulamalarda yer alan polimer-konjugat, nanopartikül, biyofilm ve hidrojel gibi farklı yapılarda kullanılmaktadır. Kuarterner amonyum grubuna sahip 4-vinilpiridin (4VP)-esaslı polikatyonlar, bu tür polimerlere iyi örneklerdir. Kriyojeller açık ve birbirleriyle bağlantılı gözeneklilik yapısı, süper hızlı şişme ve üstün mekanik özelliklerinden ötürü antibakteriyel çalışmalar dahil birçok biyomedikal alanda geniş bir uygulama alanı bulmuşlardır. Bu çalışmada, yapısında 4VP-esaslı polimerik nanopartikül gömülü olan 4VP ve oligo (etilen glikol) metil eter metakrilat (OEGMA) esaslı kriyojeller üretilmiştir. Poli(4VP-ko-OEGMA) rastgele kopolimeri, 4VP ve OEGMA'nin serbest radikal polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Sentezlenen kopolimer, 4VP-esaslı katyonik nanopartiküller üretmek için iki-işlevli bir ajan ile kuarternizasyon reaksiyonu ile çapraz bağlanmıştır. Sentezlenen nanopartiküller kuarternizasyon reaksiyonu ile kriyojellerin gözenek duvarı yüzeylerine tutturularak, nanopartikül gömülü, katyonik ve kendiliğinden antibakteriyel kriyojeller elde edilmiştir. Üretilen kopolimer, nanopartiküller ve kriyojeller FTIR, NMR, DLS/ELS spektroskopileri, SEM ve şişme testleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca sentezlenen kriyojellerin gram negatif (E. coli) ve gram pozitif (S. aureus) bakterilere karşı antibakteriyel aktivitesi ve L929 fare fibroblast hücreleri üzerindeki biyouyumluluğu in-vitro olarak incelenmiştir. Sonuçlar, sentezlenen kriyojellerin bir dakikadan kısa sürede süper hızlı şiştiğini, 50 µm boyutlarında gözenek çapına sahip olduklarını ve üretilen 112 ± 1 nm hidrodinamik çapa sahip nanopartiküllerin gözenek duvarlarına başarılı bir şekilde tutunmuş olduklarını göstermiştir. Üretilen nanopartikül-gömülü kriyojeller hem gram negatif hem de gram pozitif bakterilere karşı antibakteriyel aktivite göstermiş ve biyouyumluluk sergilemiştir. Ayrıca, nanopartikül gömülü kriyojellerin özellikleri, kuaternize edilmemiş ve kuaternize 4VP-OEGMA kriyojellerle karşılaştırılmıştır. Üretilen biyomalzemeler; antibakteriyel yüzeyler, doku mühendisliği ve yara örtüleri gibi çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılma potansiyeline sahip olduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Cationic polymers are attracting attention as inherently antibacterial materials against antibiotic-resistant bacteria. These polymers are used in different forms, such as polymer-conjugates, nanoparticles, biofilms, and hydrogels, taking place in applications that require antibacterial activity. 4-vinylpyridine (4VP)-based polycations which have quaternary ammonium groups are good examples of such polymers. Cryogels have found wide applications in many biomedical fields, including antibacterial studies, due to their open and interconnected porosity, super-fast swelling, and superior mechanical properties. In this study, 4VP and oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA) cryogels with integrated 4VP-based cationic nanoparticles were produced. Poly(4VP-co-OEGMA) random copolymer was synthesized by free-radical polymerization of 4VP and OEGMA. The synthesized copolymer was cross-linked with a bifunctional agent by quaternization reaction to produce 4VP-based cationic nanoparticles. By attaching the synthesized nanoparticles to the pore wall surfaces of the cryogels with quaternization reaction, nanoparticle-integrated, cationic, and inherently antibacterial cryogels were obtained. The produced copolymer, nanoparticles, and cryogels were characterized with FTIR, NMR, DLS/ELS spectroscopies, SEM and swelling tests. Moreover, the antibacterial activity of the cryogels against gram negative (E. coli) and gram positive (S. aureus) bacteria, and their biocompatibility on L929 mouse fibroblast cells were investigated in-vitro. The results showed that the produced cryogels exhibit super-fast swelling in less than one minute, average pore diameter of 50 µm, and the produced nanoparticles with hydrodynamic diameter of 112 ±1 nm were attached to the pore gel walls successfully. The produced nanoparticle-integrated cryogels revealed antibacterial activity against both gram negative and gram positive bacteria and biocompatibility. In addition, the properties of nanoparticle-integrated cryogels were compared with bare and quaternized 4VP-OEGMA cryogels. The produced biomaterials have the potential to be used in various biomedical applications, such as antibacterial surfaces, tissue engineering and wound dressings.
Benzer Tezler
- Doku mühendisliği için multiferroik nanopartikül yüklü doku iskelelerin 3B yazıcı ile üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of multiferroic nanoparticles on loaded scaffolds with a 3D printer for tissue engineering
MELİH MUSA AYRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
DR. RIDVAN YILDIRIM
- Molecular analysis of engineered nanomaterials in biomedical and regenerative medicine applications
Biyomedikal ve yenileyici tıp uygulamalarında kullanılan nanomalzemelerin moleküler seviyede incelenmesi
NURAY GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
DR. HIDIR ÖMER YILMAZ
- Preparation, characterization and in vitro evaluation of multifunctional magnetic nanoparticles for targeted cancer therapies
Çok fonksiyonlu manyetik nanoparçacıkların hedef kanser tedavisinde kullanılabilmesi için hazırlanması, karakterizasyonu ve in vitro çalışmaları
MAİDE GÖKÇE BEKAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİM İŞÇİ TURUTOĞLU
- Controlled release system including nanoparticles that can be used for hypothyroidism treatment
Hipotiroidi tedavisinde kullanılabilecek nanopartikül içerikli kontrollü salım sistemi
CEREN KUTLU KAYA
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA NEŞE KÖK
- Manyeto-eğirme yöntemiyle kemik doku mühendisliği iskeleleri üretimi
Production of bone tissue engineering scaffoldsvia magneto-spinning
CEM TÜRKAY
Doktora
Türkçe
2023
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR