Synthesis and characterization of alternan exopolysaccharide-based hydrogel and cryogel biomaterials
Alternan ekzopolisakkarit tabanlı hidrojel ve kriyojel biyomalzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 887868
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET MURAT ÖZMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Ekzopolisakkaritler, biyouyumlulukları, biyobozunurlukları ve yenilenebilir doğaları nedeniyle doku mühendisliği ve yara örtüsü uygulamalarında son zamanlarda dikkat çekmektedir. Hidrojeller ve kriyojeller, benzersiz mekanik özellikleri ve şişme yetenekleri nedeniyle doku mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ekzopolisakkaritler, dikkat çekici özelliklere sahip hidrojel ve kriyojel üretmek için kullanılabilmektedir. Bu çalışmada Lactobacillus reuteri E81 mikroorganizmasından elde edilen alternan ekzopolisakkariti kullanılarak literatürde ilk defa hidrojel ve kriyojel biyomalzemeler üretilmiştir. Alternan, epiklorohidrin (ECH) ile çapraz bağlanarak %20 alternan konsantrasyonuna sahip hidrojel ve kriyojeller 20°C ve -20°C'de hazırlanarak elde edilmiştir. Bu örnekler FTIR, SEM, jel fraksiyonu (Wg), şişme dengesi (qw), şişme kinetiği ve mekanik testler ile karakterize edilmiştir. FTIR analizleri, hem hidrojel hem de kriyojellerin başarılı bir şekilde sentezlendiğini doğrulamıştır. Şişme çalışmaları, kriyojellerin qw değerinin 14.01±0.19 olduğunu, hidrojeller için ise 10.03±0.09 olduğunu göstermiştir. Kriyojeller 1 dakika içinde tam şişme dengesine ulaşırken, hidrojellerin şişme dengesine ulaşması yaklaşık 24 saat sürmüştür. SEM görüntüleri, ortalama gözenek boyutu 54.67±33.68 µm olan kriyojellerin makrogözenekli yapısını doğrulamıştır. Mekanik testler, şişmiş kriyojellerin 26.1±1.35 kPa, hidrojellerin ise 53.85±4.75 kPa gerilime dayanabildiğini göstermiştir. Kriyojellere sonradan antibakteriyel özellik kazandırmak için vankomisin eklenmiştir. SEM görüntüleri vankomisin içeren kriyojellerin ortalama gözenek boyutunun 50.24±21.21 µm olduğunu göstermiş ve mekanik testler, bu kriyojellerin 1505±98 kPa gerilime dayanabildiğini ortaya koymuştur. Antibakteriyel testler, Staphylococcus aureus suşlarına karşı etkili inhibisyon göstermiştir. Kriyojellerin daha hızlı şiştiği, daha yüksek su tutma kapasitesine sahip olduğu, daha esnek bir yapı sergilediği ve hidrojellere göre daha büyük gözeneklere sahip olduğu, bu nedenle yara örtüleri için daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Böylece, alternan ekzopolisakkarit bazlı jellerin, özellikle antibakteriyel ajanlarla yüklenmiş kriyojellerin, doku mühendisliği ve yara örtüsü uygulamaları için önemli bir potansiyele sahip olduğu ortaya çıkarılmıştır.
Özet (Çeviri)
Exopolysaccharides have recently gained attention in the search for novel biomaterials for tissue engineering, and wound dressings, due to their biocompatibility, biodegradability and renewable nature. Hydrogels and cryogels are widely used in tissue engineering applications as they have unique mechanical properties and swelling capabilities. The exopolysaccharides can be utilized to produce hydrogels and cryogels with remarkable properties. This study is the first to produce hydrogel and cryogel biomaterials using alternan exopolysaccharide derived from Lactobacillus reuteri E81. Alternan was cross-linked with epichlorohydrin (ECH) to create hydrogels and cryogels with a 20% alternan concentration, prepared at 20°C and -20°C, respectively. The samples were characterized by FTIR, SEM, gel fraction (Wg), swelling equilibrium (qw), swelling kinetics, and mechanical tests. The FTIR analysis results confirmed the successful synthesis of both hydrogels and cryogels. Swelling studies showed that cryogels had a qw value of 14.01±0.19, compared to 10.03±0.09 for hydrogels. Cryogels reached swelling equilibrium within 1 minute, while hydrogels took approximately 24 hours. SEM images confirmed the macroporous structure of cryogels, with an average pore size of 54.67±33.68 µm. Mechanical tests indicated that swollen cryogels could withstand a stress of 26.1±1.35 kPa, while hydrogels could withstand 53.85±4.75 kPa. Additionally, vancomycin was incorporated into cryogels to provide antibacterial properties. SEM images of vancomycin-containing cryogels showed an average pore size of 50.24±21.21 µm, and mechanical tests showed dried samples could withstand stress of 1505±98 kPa. Antibacterial tests demonstrated effective inhibition against Staphylococcus aureus strains. It was concluded that cryogels swelled faster, had higher water retention, exhibited more flexibility, and had larger pores than hydrogels, making them more suitable for wound dressings. Thus, alternan exopolysaccharide-based gels, specifically cryogels loaded with antibacterial agents, hold significant potential for tissue engineering and wound dressing applications.
Benzer Tezler
- Glukansükraz E81'de L933I-L935F mutasyonlarının üretilen glukan ve oligosakkaritlerin karakteristikleri üzerine etkisi
Effect of L933I-L935F mutations in glucansucrase E81 on the characteristics of produced glucans and oligosaccharides
HANDE GÖKCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENES DERTLİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜMEYRA İSPİRLİ
- Alternan bazlı çinko nanopartikül üretimi ve fonksiyonel etkilerinin belirlenmesi
Synthesis of the alternan-based zinc nanoparticles and determination of their functional effects
NUR YÜCEL KONT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiBayburt ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMMÜGÜLSÜM ERDOĞAN
DOÇ. DR. ENES DERTLİ
- Characterization of glucansucrase from Leuconostoc mesenteroides YTU-40 and production of different oligosaccharides by acceptor reactions
Leuconostoc mesenteroides YTU-40'tan glukansükrazın karakterizasyonu ve akseptör reaksiyonları ile farklı oligosakkaritlerin üretimi
SEVDA DERE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ
PROF. DR. ENES DERTLİ
- Antifungal ajan adayı olarak bakteriyal kitinaz üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of bacterial chitinase as an antifungal agent
GÜLESME YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE HİLAL ÇADIRCI EFELİ
- Synthesis and characterization of alkaline earth and rare earth bonophosthate compounds
Toprak alkali ve nadir toprak alkali metal borfosfat bileşiklerinin sentezlenmesi ve karakterizasyonu
ABDÜLHADİ BAYKAL
Doktora
İngilizce
1999
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KIZILYAYLI