3 boyutlu biyobasım tekniğinde kullanılmak üzere uygun polimerik yapıların hazırlanması
Preparation of suitable polymeric structures for use in 3D bioprinting technique
- Tez No: 937950
- Danışmanlar: PROF. DR. NELİSA TÜRKOĞLU, DOÇ. DR. YEŞİM MÜGE ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyografi, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biography, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Üç boyutlu (3B) baskı, endüstriyel üretim, inşaat, gıda sektörü, mimari ve sağlık hizmetleri dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde uygulamaları genişleyen ve hızla ilerleyen bir teknolojidir. Sağlık ve tıp endüstrilerinde kullanılan 3B yazıcılara, 3B biyoyazıcılar denir. Bu biyoyazıcılar, aljinat (Alg), jelatin (Gel), kolajen gibi biyolojik polimerler içeren mürekkepler kullanır. Bu çalışmada, 3D biyoyazıcılarda kullanılmak üzere tasarlanmış biyopolimerik mürekkepler geliştirmesi amaçlanmıştır. Bu amaç için, Gel-Alg tabanlı bir 3D baskı yöntemi seçilmiştir. Bu sisteme, anti-inflamatuar özellikleri nedeniyle Hümik Asit (HA) dahil edilmiştir. Bu çalışmada kullanılmak üzere, Cystoseira barbata türü Türkiye'nin Karadeniz kıyılarında bulunan kahverengi alglerden, aljinat saflaştırılmıştır. Aljinat ekstraksiyon işlemi optimize edilmiştir, ve ekstrakte edilen aljinat (AlgE) karakterizasyona tabi tutulmuştur. Aljinatın kimyasal yapısı FT-IR analizi kullanılarak incelenmiştir. Protein kontaminasyonu, viskozite ve ağır metal içeriği gibi özellikler ticari bir aljinat numunesi ile karşılaştırılmıştır. Aljinatın viskozitesi ölçülmüştür ve ortalama moleküler ağırlığı, ölçülen viskoziteye göre hesaplanmıştır. Daha sonra, dört farklı mürekkep sistemi formüle edilmiştir: jelatin-aljinat ticari olarak satın alınan (Gel-AlgP), jelatin-aljinat, ticari olarak satın alınan-hümik asit (Gel-AlgP-HA), jelatin-aljinat, ekstrakte edilen (Gel-AlgE) ve jelatin-aljinat, ekstrakte edilen-hümik asit (Gel-AlgE-HA). Bu mürekkep sistemleri kullanılarak dört farklı biyomalzeme basılmıştır ve karakterize edilmiştir. Fizikokimyasal özellikleri, morfolojileri, termogravimetrik profilleri ve kimyasal yapıları incelenmiştir. 3B basılan malzemelerin kimyasal yapı analizi FT-IR kullanılarak, morfoloji analizi SEM kullanılarak ve termogravimetrik analiz TG/DTA kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Degredasyon ve biyodegredasyon profilleri ve su tutma kapasiteleri belirlenmiştir. Biyouyumluluk, MTT ile değerlendirilmiştir, İmmün sisteme etkileri, makrofajlarda pro-inflamatuar sitokinler IL-1beta ve TNFalfa ile anti-inflamatuar sitokin IL-10'un salınım seviyelerinin ölçülmesiyle belirlenmiştir. Sonuç olarak, kahverengi alglerden aljinat çıkarılmıştır ve ticari bir aljinat ürünüyle karşılaştırılmıştır. Çıkarılan bu aljinat, daha sonra biyomalzemelerin 3B baskısında kullanılan biyoyazıcı mürekkepleri üretmek için kullanılmıştır. Bu malzemelerin kapsamlı karakterizasyonu ve biyouyumluluk çalışmaları in vitro olarak yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Three-dimensional (3D) printing is a rapidly developing technology, with applications in various industries including industrial production, construction, the food sector, architecture, and healthcare. Within the healthcare and medical industries, 3D printers specifically utilized are referred to as 3D bioprinters. These bioprinters employ inks comprising biological polymers such as alginate (Alg), gelatin (Gel), and collagen, among others. In the study, we aimed to develop a new ink formulation for 3D bioprinters. For this objective, a Gel-Alg- based 3D printing method was selected. Humic Acid (HA) was involved in this system to benefit from its anti-inflammatory properties. The alginate employed in this research was extracted from Cystoseira barbata, a brown algae species located on the northern coasts of the Black Sea in Turkey. The alginate extraction process was optimized in the study, and the extracted alginate (AlgE) was characterized. The chemical structure of the alginate was examined using FT-IR analysis. The properties of protein contamination, viscosity, and metal uptake were compared with those of a commercial alginate sample. The viscosity of alginate was measured and the average molecular weight was calculated based on the measured viscosity. Subsequently, four distinct ink systems were formulated: gelatin-alginate purchased (Gel-AlgP), gelatin-alginate purchased-humic acid (Gel-AlgP-HA), gelatin-alginate extracted (Gel-AlgE), and gelatin-alginate extracted-humic acid (Gel-AlgE-HA). Four different biomaterials were printed with newly developed ink, and the printed materials were characterized. The physicochemical properties, morphology, thermogravimetric profile, and chemical structure were examined. The chemical structure of the printed 3D materials were performed using FT-IR. The morphology of the printed 3D materials was examined by SEM, and the thermogravimetric behavior was determined by TG/DTA. The degradation and biodegradation profiles, and water retention capacities, were also evaluated. Biocompatibility was assessed through MTT analysis. The immune response of the printed 3D materials was evaluated by measuring the release of the pro-inflammatory cytokines IL-1beta and TNFalpha, and the anti-inflammatory cytokine IL-10 in macrophages. In conclusion, alginate was extracted from brown algae and was compared with a commercial alginate product. The extracted alginate was utilized to produce bioprinter inks, which were subsequently used to 3D print biomaterials. A Comprehensive characterization study was performed. And the biocompatibility tests were conducted in vitro.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu biyobasım yönteminde denizel kaynaklı biyomürekkep kullanılarak karaciğer doku mühendisliği uygulamaları için ko-kültür yapılarının oluşturulması
Construction of co-culture structures for liver tissue engineering applications by using marine-derived bioink in three-dimensional bioprinting method
ELİF BALIKÇI
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikSağlık Bilimleri ÜniversitesiDoku Mühendisliği Anabilim Dalı
PROF. DR. ERKAN TÜRKER BARAN
- 3 boyutlu baskı yönteminde kullanılabilecek sol-gel methodu ile sentezlenen biyoaktif cam doku iskelesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of 3D-printed bioactive glass tissue scaffold synthesized using the sol-gel method
YİĞİT TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Decellularized extracellular matrix- agarose hybrid bioink development for 3d bioprinting applications
3 boyutlu biyobasım uygulamaları için hücresizleştirilmiş ekstrasellüler matriks- agaroz biyomürekkep üretimi
İPEKNAZ ÖZDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- İpek fibroin ve jelma bıyomürekkep alt yapısında 3 boyutlu biyobasım teknolojisi ile sert doku iskelesi üretimi
Production of hard tissue scaffolds with 3-dimensional bioprinting technology on silk fibroin and gelatin bioink substrate
KÜBRA ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikSağlık Bilimleri ÜniversitesiDoku Mühendisliği Anabilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN TAHMASEBİFAR
- Modeling and path planning of customized wound matrix for bioprinting
3 boyutlu biyo-basım için kişiye özel yara modellemesi ve basım yolu hesaplanması
EZGİ KÜÇÜKDEĞER
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyomühendislikSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHATTİN KOÇ