Synthesis and modification of cyclic carbonate containing cross-linked polymeric nanostructures and their biomedical application
Çapraz bağlı polimerik nanoyapıların sentezi ve modifikasyonu ve bunların biyomedikal uygulaması
- Tez No: 936298
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜNYEMİN ÇOŞUT, DR. CEMİL DIZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Doku mühendisliği, doğal doku yenilenmesini desteklemek için geçici biyomalzemeler kullanan organ nakli ve rejeneratif tıpta dönüştürücü bir yaklaşımdır. Geleneksel nakil metodolojilerinin aksine, biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilir iskeleler hücre yapışması, çoğalması ve farklılaşması için destekleyici bir yapısal çerçeve sağlar ve böylece yeni doku oluşumunu kolaylaştırır. Bu alanda kullanılan çeşitli malzemeler arasında, kriyojeller belirgin mekanik ve biyolojik özellikleri nedeniyle önemli ilgi görmüştür. Özellikle kriyojeller, hücre hareketini, besin transferini ve damarlanmayı sağlayan gözenekli bir yapı ile sonuçlanan kontrollü bir dondurma işlemiyle üretilir. Bu özellikler kriyojelleri doku mühendisliği uygulamaları için oldukça uygun hale getirir. Doğal polimerler, biyouyumlulukları ve parçalanabilirlikleri nedeniyle doku mühendisliğinde sıklıkla kullanılır. Yaygın bir doğal polimer olan kitin, çözünürlüğünü ve işlenme kolaylığını artırmak için sıklıkla“kitosan”olarak bilinen bir türeve dönüştürülür. Kitosanın biyolojik sistemlerle uyumluluğu, onu doku mühendisliği ve ilaç dağıtımı dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için uygun hale getirir. Ancak, iskele malzemelerinin bozunma oranının optimum performansı sağlamak için düzenlenmesi gerektiğini belirtmek zorunludur. Hızlı bozunma yapısal bütünlüğü tehlikeye atabilirken, yavaş bozunma yeni doku entegrasyonunu engelleyebilir. Bu nedenle, etkili doku mühendisliği için biyolojik bozunma oranlarının düzenlenmesi zorunludur. Bozunmayı kontrol etmek için bir strateji enzimlerin kullanılmasıdır. Ancak, serbest enzimler genellikle biyolojik ortamlarda hızlı bozunma yaşarlar. Biyomalzemeler içindeki enzim immobilizasyonu, bozunma süreci üzerinde gelişmiş kontrol sağlayarak bu zorluğa bir çözüm sunar. Bu çalışma, enzim bağlanmasını ve kararlılığını artırmak için gliserol karbonat metakrilat (GCMA) polimerik nanopartikülleri kullanılarak enzim içeren kriyojellerin geliştirilmesine odaklanmaktadır. GCMA'nın hidrofilik yapısı enzim aktivitesinin korunmasını sağlarken, döngüsel karbonat grupları sağlam bağlanmayı kolaylaştırır ve böylece kararlı immobilizasyon sağlanır. Bu çalışmada, gliserol karbonat yüksek verimlilikle sentezlendi ve ardından GCMA bazlı polimerik nanopartiküllerin kriyojellere başarılı bir şekilde entegre edilmesi sağlandı. Karakterizasyon analizleri başarılı bir şekilde dahil etmeyi, mekanik mukavemeti iyileştirmeyi ve termal kararlılığı artırmayı doğruladı. Nanopartiküllerin dahil edilmesi gözenek boyutunda bir artışa ve şişme kapasitesinde bir azalmaya yol açtı. 37 °C'de yürütülen biyolojik bozunma testleri, 50 mg GCMA nanopartikül içeren kitosan kriyojellerinin bozunma oranının en yüksek olduğunu ve 10 mg/mL enzim çözeltisi kullanıldığında 15 günlük bir süre boyunca yaklaşık %10 bozunma gözlemlendiğini ortaya koydu. Biyouyumluluk testleri geliştirilen kriyojellerin hücreler için toksik olmadığını göstererek doku mühendisliği uygulamaları için uygunluklarını doğruladı. Bu bulgular, enzim içeren kitosan kriyojellerinin önemli biyomedikal uygulamaları olan yeni bir biyolojik olarak parçalanabilir malzeme sınıfı olarak potansiyelini vurgulamaktadır. Gelecekteki araştırmalar, yara pansumanlarında ve antimikrobiyal uygulamalardaki etkinliklerini araştırabilir ve biyoteknoloji ve rejeneratif tıpta daha fazla ilerlemenin önünü açabilir.
Özet (Çeviri)
Tissue engineering is a transformative approach in organ transplantation and regenerative medicine that utilizes temporary biomaterials to promote natural tissue regeneration. In contrast to conventional transplantation methodologies, biocompatible and biodegradable scaffolds provide a supportive structural framework for cell adhesion, proliferation, and differentiation, thereby facilitating new tissue formation. Among the various materials utilized in this field, cryogels have garnered considerable attention due to their distinctive mechanical and biological characteristics. Cryogels, in particular, are produced through a controlled freezing process, resulting in a porous structure that enables cell movement, nutrient transfer, and vascularization. These properties render cryogels highly suitable for tissue engineering applications. Natural polymers are frequently utilized in tissue engineering due to their biocompatibility and degradability. Chitin, a prevalent natural polymer, is frequently converted into a derivative known as“chitosan”to enhance its solubility and ease of processing. Chitosan's compatibility with biological systems renders it suitable for a variety of applications, including tissue engineering and drug delivery. However, it is imperative to note that the degradation rate of scaffold materials must be regulated to ensure optimal performance. Rapid degradation can compromise structural integrity, while slow degradation may impede new tissue integration. Therefore, the regulation of biodegradation rates is imperative for effective tissue engineering. One strategy to control degradation is the use of enzymes. However, free enzymes often experience rapid degradation in biological environments. Enzyme immobilization within biomaterials offers a solution to this challenge by providing enhanced control over the degradation process. This study focuses on the development of enzyme-containing cryogels using glycerol carbonate methacrylate (GCMA) polymeric nanoparticles to enhance enzyme binding and stability. The hydrophilic nature of GCMA ensures the preservation of enzyme activity, while its cyclic carbonate groups facilitate robust binding, thereby ensuring stable immobilization. In this study, glycerol carbonate was synthesized with high efficiency, followed by the successful integration of GCMA-based polymeric nanoparticles into cryogels. Characterization analyses confirmed successful incorporation, improved mechanical strength, and enhanced thermal stability. Furthermore, the incorporation of nanoparticles led to an augmentation in pore size, accompanied by a reduction in swelling capacity. Furthermore, biodegradation tests conducted at 37 °C revealed that the degradation rate of the chitosan cryogels containing 50 mg of GCMA nanoparticles was the highest, with approximately 10% degradation observed over a 15-day period when using a 10 mg/mL enzyme solution. Furthermore, biocompatibility tests demonstrated that the developed cryogels were non-toxic to cells, thereby confirming their suitability for tissue engineering applications. These findings underscore the potential of enzyme-containing chitosan cryogels as a novel class of biodegradable materials with significant biomedical applications. Future research may explore their effectiveness in wound dressings and antimicrobial applications, paving the way for further advancements in biotechnology and regenerative medicine.
Benzer Tezler
- Siklik karbonat fonksiyonlu stirenlenmiş yağ polimerinden hibrit filmlerin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development of hybrid films from cyclic carbonate functional styrenated oil polymer and investigation of their properties
ESER BİNGÖL
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TUNCER ERCİYES
- Postfunctionalization of polycarbonates via sequential Micheal addition and radicalic thiol-ene click reactions
Fonksiyonel polikarbonatların Micheal katılması ve radikalik tiyol-en click reaksiyonları ile modifikasyonu
BİLAL BUĞRA UYSAL
- Diaza-dioxa substitue ftalosiyanin, oksim ve kompleksleri
Diaza-dioxa substitue phthalocyanine, oxime and complexes
ESİN HAMURYUDAN
- Modification of pendant anthracene and allyl functionalized polycarbonates via double click reactions
Antrasen ve allil yan grupları içeren polikarbonatların ikili ´click' reaksiyonları ile modifikasyonu
BİNNAZ CANOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT TUNCA
- Perovskite güneş hücreleri için tiyenotiyofen türevli materyallerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of thienothiophene based materials for perovskite solar cells applications
MELİS ÜNAL