Investigation of mechanical properties of small caliber fibrous vascular grafts
Küçük çaplı fibröz vasküler greftlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 817996
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Kardiyovasküler hastalıklar, dünya çapında en yaygın ölüm nedeni olup ve 2019 yılında 17,9 milyon insanın ölümüne sebebiyet vermiştir. Ayrıca, daha önce geçirilmiş kardiyovasküler hastalıklar, COVID-19 ile ilişkili komplikasyonlar ve ölümler için önemli bir risk faktörüdür. Dünya Sağlık Örgütü bu hastalıklardan kaynaklı ölüm sayılarının 2030 yılına kadar %24,5 oranında artacağını öngörmektedir. En sık görülen kardiyovasküler hastalık tipi, arteriyel rekonstrüksiyonun gerçekleştirildiği ve bypass greftleme adı verilen cerrahi bir prosedür gerektiren koroner arter hastalığıdır. Bypass ameliyatlarında, hasar görmüş veya tıkanmış hastalıklı kan damarını eski haline getirmek için otolog bir damar veya sentetik vasküler greft kullanılır. Ancak otolog greftler, greft elde etme operasyonlarındaki kıtlık ve zorluklar nedeniyle önemli sıkıntılar oluşturmaktadır. En sık kullanılan ticari sentetik greftler genişletilmiş politetrafloroetilen (ePTFE, Gore-Tex) ve polietilen tereftalattır (PET, Dacron). Bu vasküler greftler karotis femoral arter gibi büyük kalibreli damarlar yerine kullanıldığında başarı göstermesine rağmen koroner arterler gibi daha küçük çaplı vasküler damarlar olarak kullanıldıklarında birçok probleme sebebiyet vermektedirler. Öte yandan, ticari olan sentetik greftlerin, düşük açıklık oranları, trombojenisite ve kompliyans uyumsuzluklarının yanı sıra peri-anastomoz bölgelerinde neointimal hiperplaziye sebep olmaları nedeniyle küçük çaplı vasküler greftler (< 6 mm) olarak kullanılması sorunludur. Anastomoz bölgelerinde, gerçek damar ile elastik olmayan sentetik greft arasındaki kompliyans uyumsuzluğu, küçük çaplı greftlerde düşük hızda ve türbülanslı kan akışına neden olur. Bu mekanik sorunlar, iskele malzemesinin trombojenikliği ve endotelyalizasyon eksikliği ile birlikte uzun süreli açıklık sergileyememesi ile sonuçlanan intimal hiperplaziye bağlı olarak tromboza ve lümen daralmasına yol açar. Araştırmacılar, yeni malzemeler ve üretim süreçleri kullanarak bypass prosedürlerinde kullanılabilecek uygun vasküler greft talebini karşılamak için, gerçek arteri her yönden taklit edebilen alternatif bir küçük kalibreli vasküler greft tasarlamaya odaklanmışlardır. Son yıllarda yoğunlaşan araştırmalarda önemli atılımlar yapılmasına rağmen şu anda ticari başarıya ulaşmış küçük, kalibreli ve biyolojik olarak parçalanabilen bir vasküler greft bulunmamaktadır. Vasküler greftin yapısal destek vermesi ve vücudun damarlarını oluşturması için hücresel aktiviteyi desteklemesi beklenir. Vasküler doku mühendisliğindeki temel zorluk, gerçek kan damarlarının yapısal, biyolojik ve mekanik özelliklerini taklit edebilen ve devre dışı bırakılan kan damarının yerine kullanılabilen ideal bir vasküler greft tasarlamaktır. Bu bağlamda, morfolojik ve hücresel analizlere öncelik verilirken, mekanik özellikler yetersiz bir biçimde ele alınmaktadır. Fizyolojik basıçlara maruz kalan vasküler greftlerin klinik performansını iyileştirmek ve intimal hiperplazi, tromboz, anevrizma, kan sızıntısı ve oklüzyonun neden olduğu greft yetmezliğini önlemek için gerçek damarlarla karşılaştırılabilir ve iyi mekanik özelliklere sahip greftler oluşturmak esastır. Vasküler greftlerin kompliyans, patlama basıncı, elastikiyet, elastisite modülü ve sütür tutma kuvveti gibi mekanik özellikleri, gerçek damar yapısı ile uyumlu olmalıdır çünkü greft ile gerçek damar arasındaki en ufak bir mekanik uyumsuzluk bile başarısızlığına neden olabilmektedir. Vasküler greftlerin mekanik özellikleri, malzeme ve tasarımdan önemli ölçüde etkilenir. Kullanılan malzemeler fizyolojik kan basıncına ve diğer kuvvetlere direnç gösterebilecek mukavemeti göstermeli hem de komşu dokularla uyum sağlayabilmesi için esnek olmalıdır. Bunun yanısıra duvar kalınlığındaki artışın patlama mukavemeti açısından avantajlı olduğu biliniyorken kompliyans değerleri açısından olumsuz bir senaryoya sebep olduğu literatür çalışmalarıyla kanıtlanmıştır. Bu sebeple duvar kalınlığının yeterli patlama basıncı ve kompliyans değerleri elde edilecek şekilde optimize edilmesi gerekmektedir. Öte yandan malzemenin gözenek boyutlarındaki artış hücresel aktiviteleri destekleyici bir parametreyken çekme, patlama ve dikiş mukavemeti, kan sızdırmazlık gibi mekanik özelliklere olumsuz etki ettiği belirtilmiştir. Buradan yola çıkarak lif çaplarının ideal porozite ve gözenek boyutu elde edilecek şekilde optimize edilmesi gerekmektedir. Mekanik özelliklere etki eden bir diğer parametre de damar protezlerinde kullanılan katman sayısıdır. Gerçek damar üç katmanlı bir yapıya sahip olup yapılan mekanik testlerde kendine özgü J-şekilli gerilim-gerinim grafikler elde edilmektedir. Bu davranışın taklit edilebilmesi için üretilen damar numunelerinin birden fazla katmandan oluşması ve doğal damar yapısındaki kolajen ve elastin davranışlarını taklit edebilmesi gerekir. Gerçek damar yapısında iç katman tunica-intima adı verilen ve kan akışına paralel yönde dizilmiş endotel hücrelerinden oluşurken tunica-media olarak isimlendirilen orta katman radyal yönde dizilmiş olan ve damarın büzülüp gevşemesine yardımcı olan düz kas hücrelerinden oluşmuştur. Dış katman ise bağ dokudan oluşuyor olup damar yapısını besleyici rol üstlenmiştir. Bu sebeple üretilen yapay damarlarının bu yapıyı taklit edebilmesi için iç katmanda rastgele dağılmış ya da eksenel olarak hizalanmış liflerden oluşması gerekmekteyken dış katmanın radyal olarak oryante edilmiş lifler ile inşa edilmesi büyük önem arz etmektedir. Elde edilecek olan lif oryantasyonu özellikle mukavemet değerleri açısından büyük katkı sağlarken diğer katman hücresel aktiviteler açısından avantajlı olacaktır. Bu tez kapsamında gerçek kan damarı yapısını anlamak ve fibröz vasküler greftlerin mekanik özellikleri üzerine yapılan son çalışmaları geniş ve karşılaştırmalı bir şekilde incelemek için ayrıntılı bir literatür taraması yapılmış olup, deneysel çalışmalarla birlikte yapısal parametrelerin mekanik davranış üzerindeki etkisine vurgu yapılmıştır. Amaç, geçici ve biyolojik olarak parçalanabilen ve otolog damarın yerini almasına olanak sağlayan vasküler greftlerin mekanik stabilitesini korumak için gerekli olan tasarım parametrelerine ışık tutmaktır. Çeşitli biyopolimerler kullanılarak üretilen, farklı lif oryantasyonu ve konstrüksiyona sahip yapılardan oluşan lifli vasküler iskeleler üretmek ve bunların fiziksel, morfolojik ve mekanik özelliklerini analiz etmek için deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Tezin ilk deneysel aşamasında, açık sistem elektroeğirme ünitesi kullanılarak PCL ve PLA polimerlerinin saf ve karışım oranları 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 olacak şekilde karışım halde kullanıldığı düzlemsel ve tübüler yapı iskelelerinin üretimini içeren bir ön çalışma yapılmıştır. PCL, uzun biyobozunma süresine sahip esnek bir biyopolimerdir, PLA ise yüksek kırılganlığa, biyouyumluluğa ve PCL'den daha hızlı biyolojik bozunma süresine sahip, mukavemeti yüksek bir polimerdir. Bu polimerlerin birlikte kullanılmasının nedeni, mekanik ve biyolojik avantajlarını birleştirmek ve yetersizliklerini ortadan kaldırmaktır. Polimerlerin ve toplayıcı tipinin lif morfolojileri, çapları ve oryantasyonu, numune kalınlığı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan tüm numunelerin başarılı bir şekilde üretildiği ve hepsinin homojen ve kontinü liflerle kendine özgü morfolojilere sahip olduğu görülmüştür. Çekme mukavemeti ve uzama sonuçları, polimer bileşiminin mekanik özellikleri üzerinde oldukça etkili olduğunu ortaya koymuştur. Saf PCL içeren numuneler %390 ile kayda değer bir uzama değerine sahipken, PLA numuneleri 2,73 MPa ile iyi bir mekanik dayanım göstermiştir. Harman numuneler incelendiğinde ise, polimerlerin karışmazlık özellikleri sebebiyle kullanılan karışım oranına bağlı olarak harmanlamanın mekanik özellikleri olumsuz etkilediği görülmüştür. PLA ilavesi çekme özelliklerini kademeli olarak iyileştirirken, PCL'nin daha yüksek miktarlarda kullanılması karışım numunelerde daha iyi uzama değerlerine neden olmuştur, bu da uygun karışım oranının seçilmesinin önemini göstermektedir. Düzlemsel numunelerin sonuçlarına göre, PCLPLA90 ve PCLPLA80 numunelerinin karışım numuneler arasından makul gerilim ve gerinim değerlerine sahip oldukları görülmüştür. Ayrıca tübüler toplayıcıların kullanılması, iskelelerin istenilen yapıda üretilmesini sağlamaktadır. İkinci aşamada, kapalı elektroeğirme sistemi kullanılarak tek katmanlı tübüler vasküler protezler üretilmiş olup, rastgele dağılmış veya radyal olarak yönlendirilmiş liflerden oluşan yapı iskeleleri elde etmek için iki farklı rotasyon hızı kullanılmıştır. PCL ve PLA'dan yapılan saf ve karışım numunelere ek olarak, PLCL ve PLGA polimerleri de üretim aşamasına eklenmiştir. PLCL, PCL ve PLA'nın kopolimeri olduğundan ve karışım numunelerinde yaşanan mekanik sorunları ortadan kaldırmak için fiziksel olarak harmanlanmış iskeleler yerine kullanılmak için daha iyi bir aday olarak düşünüldüğünden, vasküler greft üretim sürecinde kullanılmıştır. Öte yandan, PLGA, iyi biyouyumluluk, gelişmiş mekanik özellikler ve daha hızlı biyouyumluluğa sahip olması sebebiyle vasküler greflerde kullanılmak üzere iyi bir aday olmuştur. Fiziksel ve morfolojik sonuçlar incelendiğinde, kapalı sistemde istenilen kalınlık seviyelerinde vasküler greft üretiminin mümkün olduğu görülmüştür. SEM görüntüleri incelendiğinde, yüksek toplayıcı hızı kullanılarak üretilen tübüler numunelerde radyal yönde lif yönelimi gözlemlenmiştir. Polimer bileşiminin, lif oryantasyonunun ve test yönünün numunelerin çekme özellikleri üzerindeki etkisini görmek için tübüler numuneler üzerinde boyuna ve radyal yönlerde çekme testi yapılmiştır. Sonuçlar, saf PCL yapı iskelelerinin saf PLA numunelerinden daha fazla esneklik gösterdiğini ve saf PLA numunelerinin genel olarak saf PCL numunelerinden daha mukavemetli olduğunu ortaya çıkarmıştır. Ayrıca karışım numunelerde, PCLPLA90 ve PCLPLA80 numunelerinde olduğu gibi, bazı durumlarda karışım oranına bağlı olarak çekme gerilimi ve uzama değerleri iyileştirilmiştir. Ayrıca, saf PLCL numunelerinin, bazı istisnalar dışında, tüm saf haldeki ve karışım numunelerden daha yüksek uzama ve mukavemet değerlerine sahip olduğu gözlemlenmiştir. Genel olarak PLA oranı arttığında çekme mukavemeti kademeli olarak iyileşirken uzama değerleri azalmıştır. Maksimum çekme mukavemeti 12,12 MPa ile radyal yönde PLCL100_O numunesine ait olup en yüksek uzama değerini %832 ile boyuna test yönünde göstermiştir. Ayrıca PLGA100_R numunesi, çok düşük uzama değerleri ile PCL ve PLA'dan yapılan numunelerden daha yüksek mukavemet göstermiştir. Rijit bir polimer olmasına bağlı olarak PLGA numunelerinin mukavemet değerleri gerçekten ümit verici olmuştur. Öte yandan, radyal lif oryantasyonu, radyal yöndeki çekme mukavemeti değerlerine ve tüm yönlerdeki uzama değerlerine, rastgele yönlendirilmiş liflere sahip numunelere kıyasla büyük katkı sağlamıştır. Lif oryantasyonu yönünde daha yüksek mukavemet değerleri elde edilirken, lif oryantasyonu olmayan yönlerde daha yüksek uzama değerleri elde edilmiştir. Öte yandan, vasküler greft numunelerinin patlama mukavemeti ve kompliyans değerlerini ölçmek için özel tasarım bir test cihazı geliştirilmiştir. Geliştirilen cihazla birlikte vasküler greft numunelerinin patlama ve kompliyans değerleri ilk kez ölçülebilmiştir. Gerçekleştirilen testler sonucunda komplyans ölçümleri için istenilen basınç aralıklarının daha hassas bir şekilde sağlanabilmesinin sonuçlar açısından önemli olduğu görülmüştür. Patlama basıncı değerleri değerlendirildiğinde en iyi sonuçlar PLGA ve ardından radyal lif oryantasyonlu PCL/PLA karışımlarından yapılan vasküler greftlerden elde edilmiştir. PLA'nın belli bir orana kadar eklenmesi, patlama basınçlarında artışa neden olmuştur. PLGA100_O ise 2889 mmHg ile en yüksek patlama basıncını göstermiştir. Üç farklı fizyolojik kan basıncı aralığı kullanılarak yapılan kompliyans ölçümlerine göre ise esnekliği yüksek olan iskeleler daha iyi kompliyans değerlerine sahip oldukları gözlemlenmiştir. Rastgele dağılmış liflere sahip numuneler, radyal olarak yönlendirilmiş elyaflardan oluşan numunelere kıyasla en yüksek uyum sonuçları göstermişlerdir. PLCL100_R, diğer numuneler arasında en esnek biyopolimer olarak 50–90 mmHg basınç aralığında %4.924 mmHg/100 mmHg ile en yüksek kompliyans değerini sergilemiştir. Son olarak, en iyi mekanik ve biyolojik özellikleri gösteren tek katmanlı iskeleler birleştirilerek, daha iyi mekanik sonuçlarla gerçek arterin topografyasını taklit edebilen bir vasküler greft elde etmek için çift katmanlı numuneler üretilmiştir. İç katman rastgele dağılmış liflerden oluşturulmuşken, radyal olarak yönlendirilmiş lifler dış katmana dahil edilmiştir. PCL100_R ve PCLPLA80_R tek katman numuneleri, iyi mekanik özellikler sergilemeleri nedeniyle çift katmanlı greftlerin iç katmanları olarak kullanılmış olup, PLCL100_O ise bu numunelerdeki dış katman olarak seçilmiştir. Sonuçlar, numunelerde bazı durumlarda delaminasyon sorunu olmasına rağmen, çekme ve patlama testi süreçlerinde gelişmiş mekanik avantajlara sahip olduklarını göstermiştir. Öte yandan, kompliyans sonuçları yeterli derecede olup, gerçek kan damarlarıyla karşılaştırılabilir düzeyde olduğu görülmüştür. Katmanlarda hedeflenen duvar kalınlıklarının elektroeğirme işlemi süresiyle direkt ilişkili olup istenilen duvar kalınlıklarına iç katman daha ince ve dış katman daha kalın olacak şekilde ulaşılabileceği gözlemlenmiştir. Bu tezde elde edilen tüm sonuçlar vasküler greftlerinin mekanik özelliklerinin incelenmesine ışık tutmakta ve ileri araştırmalarda üretilecek damar protezleri için önemli bilgiler içermektedir. Bundan sonraki çalışmalarda üretilecek olan çift katmanlı greftler, bu tez kapsamında PCL, PLA, PLCL ve PLGA kullanılarak optimize edilen numunelerin elde edilen mekanik sonuçları ve biyolojik davranışları da dikkate alınarak tasarlanacaktır. İlerleyen süreçte elde edilecek en uygun çift katmanlı iskele tasarımları ile in-vivo çalışmalara geçilmesi ve biyolojik sürecin disiplinlerarası bir şekilde çalışılması amaçlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
Cardiovascular diseases remain the most common cause of mortality worldwide, resulting in the deaths of 17.9 million people in 2019. Furthermore, previous cardiovascular diseases are a significant risk factor for COVID-19-related complications and deaths. According to the World Health Organization, the number of deaths would increase by 24.5% by 2030. The most frequent type of cardiovascular disease is coronary artery disease, which necessitates a surgical procedure called bypass grafting that involves arterial replacement. In bypass surgery, an autologous vein or synthetic graft is used to restore a diseased blood vessel that has become damaged or clogged. However, autologous grafts pose significant challenges due to scarcity and difficulties in graft harvesting operations. On the other hand, commercial synthetic ones are also problematic to be used as smaller diameter vascular grafts (< 6 mm) due to poor patency rates, thrombogenicity, and compliance mismatches, as well as neointimal hyperplasia in the peri-anastomotic regions. The compliance mismatch between the native vessel and the rigid synthetic graft at the anastomosis sites results in low blood flow rates and turbulent blood flow in small-diameter grafts. These mechanical issues lead to thrombosis and luminal narrowing due to intimal hyperplasia, which results in poor long-term patency, together with the thrombogenicity of the scaffold material and a lack of endothelialization. In order to address the demand for suitable scaffolds that can be utilized in bypass procedures by using new materials and production processes, researchers have concentrated on building an alternative tissue-engineered small-caliber vascular graft that can imitate the native artery in all ways. There is currently no small-caliber biodegradable vascular graft that has reached commercial success, despite the fact that significant breakthroughs have been made in the research that has intensified in recent years. The vascular graft is supposed to give structural support and promote cellular activity for the body to generate its vessels. The fundamental difficulty with vascular tissue engineering is still creating a perfect vascular graft that can replicate the structural, biological, and mechanical characteristics of the native blood vessels and be used in place of the disabled blood vessel. In this context, morphology and cellular analysis are typically given top priority, whereas mechanical aspects are only briefly discussed. To improve the clinical performance of vascular grafts, expose physiological stresses, and prevent graft failure brought on by intimal hyperplasia, thrombosis, aneurysm, blood leakage, and occlusion, it is essential to create grafts with good mechanical qualities comparable to native vessels. The mechanical characteristics of scaffolds, such as compliance, burst pressure, nonlinear elasticity, modulus, and suture retention strength, must match those of the native tissues because even a slight mechanical mismatch between the graft and the native vessel can cause graft failure. The mechanical properties of the vascular grafts are significantly influenced by the material and design. In this thesis, a detailed literature review was carried out to understand the native blood vessel structure and to provide a broad and comparative overview of recent studies on the mechanical properties of fibrous vascular grafts, with an emphasis on the effect of structural parameters on mechanical behavior in the experimental part. The purpose is to shed light on the design parameters needed to maintain the mechanical stability of vascular grafts that can be used as a temporary and biodegradable backbone, allowing an autologous vessel to take its place. An experimental study is carried out to produce fibrous vascular scaffolds made out of various biopolymers and their combinations with different fiber orientations and constructions and assess their physical, morphological, and mechanical properties. The first experimental part of the thesis is a preliminary study that includes the production of planar and tubular scaffolds made of neat PCL and PLA and their blends with the PCL/PLA blending ratios of 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, and 50/50 by using an open system electrospinning unit. PCL is a flexible biopolymer with a long biodegradation time, whereas PLA is a strong polymer with high brittleness, higher biocompatibility, and a faster biodegradation time than PCL. The reason for utilizing these polymers together is to combine their mechanical and biological advantages and eliminate their inadequacies. The effect of the polymers and collector type on the fiber morphologies, diameters, and orientations, sample thickness, as well as the mechanical properties was assessed. It was observed from the results that all the samples were successfully produced, and they all have distinctive morphologies with smooth and continuous fibers. The tensile stress and elongation results revealed that polymer composition is highly effective on the tensile properties. Neat PCL samples had considerable elongation value with 390% whereas PLA showed good tensile strength with 2.73 MPa. When the blended samples were observed, it was seen that the blending affected the mechanical properties negatively based on the blending ratio that was used because of the immiscible characteristics of the polymers. The addition of PLA gradually improved the tensile properties, while using PCL in higher amounts caused better elongation values in blended samples, which shows the importance of the selection of a suitable blending ratio. According to the results of the planar samples, the PCLPLA90 and PCLPLA80 samples can be selected as they have moderate stress and strain values among the blended samples. Also, the use of tubular collectors enables the production of scaffolds with desired construction. On the second part, the monolayer tubular vascular prostheses were produced in a closed electrospinning system by using two rotational speeds to achieve scaffolds with randomly distributed or radially oriented fibers. In addition to the neat and blended samples made of PCL and PLA, two more polymers were added to the production stage, which are PLCL and PLGA. As PLCL is the copolymer of PCL and PLA and thought of as a better candidate to be used instead of physically blended scaffolds to eliminate the mechanical failure caused by blending, it was also used in the vascular graft fabrication process. On the other hand, PLGA has good biocompatibility and faster biocompatibility with good mechanical properties, which make it a good option to be used in vascular applications. When the physical and morphological results were investigated, it was seen that in a closed system, it is possible to produce vascular grafts with the desired thickness levels. Fiber orientation was also observed from SEM images in the radial direction within the tubular samples produced by using a high collector speed. The tensile test was performed on all the tubular samples in longitudinal and radial directions to see the effect of polymer composition, fiber orientation, and test direction on the tensile properties of the specimens. Results revealed that the neat PCL scaffolds showed more flexibility than the neat PLA samples, and the neat PLA samples show higher tensile strength than the neat PCL samples in general. Also in blended samples, tensile stress and elongation values were improved in some cases depending on the blending ratio, such as in PCLPLA90 and PCLPLA80 specimens. Also, neat PLCL samples had both higher elongation and strength values than all neat and blended scaffolds, with some exceptions. Generally, when the PLA ratio is increased, the tensile strength improves gradually, whereas the elongation values decrease. The maximum tensile strength belonged to PLCL100_O in the radial direction with 12.12 MPa, whereas it showed its highest elongation in the longitudinal test direction with 832%. In addition, PLGA100_R showed higher strength than the samples made of PCL and PLA, with very limited elongation. The strength values of PLGA samples were really promising, as it is a rigid polymer. On the other hand, radial fiber orientation greatly contributed to the tensile stress values in the radial direction and the elongation values in all directions compared to the samples with randomly oriented fibers. Higher stress values were obtained in the direction of the orientation whereas higher elongation values were achieved in the direction without fiber alignment. On the other hand, a custom-designed test device was specifically designed for vascular graft specimens to measure their burst strength and compliance. When the burst pressure values were assessed, the best results were obtained from the vascular grafts made of PLGA and then PCL/PLA blends with radial fiber orientations. The addition of PLA results in an increment in burst pressures up to a certain limit of PLA ratio. PLGA100_O showed the highest burst pressure at 2889 mmHg. According to the compliance measurements made using three different physiological blood pressure ranges, the scaffolds with higher flexibility possessed better compliance values. Thus, the samples with randomly distributed fibers had the highest compliance results when compared with the samples consisting of radially oriented fibers. PLCL100_R demonstrated the highest compliance with 4.924 mmHg %/100 mmHg at a 50–90 mmHg pressure range as the most flexible biopolymer among the others. Finally, considering the previously obtained biological analysis results, bilayer vascular grafts were fabricated by combining monolayer scaffolds with the best mechanical properties to obtain a prosthesis that could mimic the topography of the natural artery. The inner layer was constructed from randomly distributed fibers, whereas the radially oriented fibers were included in the outer layer. PCL100_R and PCLPLA80_R monolayers were selected as the inner layers while PLCL_O was used in the outer layers of the bilayered grafts due to their appropriate mechanical advantages. Results indicated that although the samples had a delamination problem in some cases, they had improved mechanical advantages in the tensile and bursting testing processes. On the other hand, the compliance results were still sufficient and comparable with the native blood vessels. All the results that have been achieved in this thesis shed light on the examination of the mechanical properties of vascular grafts and contain significant information for vascular prostheses to be produced in further research. The bilayered grafts that will be constructed in the future studies will be designed by considering the results of the mechanical assessments of the samples that have been optimized by using PCL, PLA, PLCL, and PLGA within the scope of this thesis and the biological examinations. In the following process, it is aimed to switch to in-vivo studies with the most appropriate bilayer scaffold designs to be obtained and to study the biological process in an interdisciplinary manner.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of biodegradable fibrous webs for vascular graft structures
Vasküler greft yapılarına yönelik biyobozunur fibröz yüzey üretimi ve karakterizasyonu
JANSET ÖZTEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Stratejik koruyucu yapılar için yüksek performanslı kompozitlerin üretimi ve mekanik davranışı
High performance composite's production and mechanical behaviour for strategically protective construction
FARUK GÜL
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EŞREF ÜNLÜOĞLU
- Kayaç delinebilirliğinin ve mekanik özelliklerinin spesifik delme enerjisine olan etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of drillability and mechanical properties of rock on specific drilling energy
UTKU SAKIZ
Doktora
Türkçe
2019
Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMİT AYDIN
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL
- Kırpılmış karbon elyaf takviyeli polyester matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of short carbon fiber reinforced polyester matrix composites
METİN EFE YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN AKGÜL