Aljinat matrisli mineral katkılı hidroksiapatit ile zenginleştirilmiş kemik skafoldları
Alginate matrixed bone scafolds enriched with mineral doped hydroxyapatite
- Tez No: 945055
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA ZEHRA KOÇAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyomühendislik, Science and Technology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Doku mühendisliği ve yenileyici tıp alanında, hasar görmüş kemik dokularının onarım ve yenilenmesi uygulamaları için yenilikçi biyomimetik ve biyoaktif biyomalzemelere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu amaçla kullanılan biyomalzemeler arasında doğal polimer bazlı hidrojeller ve skafoldlar, biyouyumlu ve biyobozunur olmaları aynı zamanda hücre proliferasyonu ve doku bütünlüğünü destekleyici özellikleri sayesinde ön plana çıkmaktadır. Üretilen skafoldların hücrelerin tutunması, çoğalması ve kan akışı gibi yaşamsal devamlılığa uygun, gözenekli ve doğal kemik dokusuna benzer yapıda olması gereklidir. Kemiğin inorganik bileşiminde bulunan kalsiyum fosfat bileşiği olan hidroksiapatit (HA), biyouyumluluğu ve biyoaktif özellikleri nedeniyle kemik dokusunun onarımı ve yenilenmesi için dolgu malzemesi ve skafold olarak sıklıkla kullanılan biyoseramik bir malzemedir. Ancak sentetik olarak üretilen HA'nın yüksek kristalin stabiliteye sahip olması biyoçözünürlüğünü kısıtlayarak doku onarımının uzamasına neden olmaktadır. Bu nedenle HA'nın biyoçözünürlüğünü arttırıcı, doğal kemik yapısında yer alan iyonları içeren çeşitli iyon katkılı HA formları araştırılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında uygun matris malzemesi olarak biyouyumlu yapısı, ekstraselüler matrise (ECM) benzer morfolojisi ve jel oluşturabilme yeteneği nedeniyle doğal bir polisakkarit olan aljinat (Alg) temelli hidrojel skafoldlar kemik yenilenmesi ve ilaç salınım uygulamaları için araştırılmıştır. Aljinat polimer matrisli skafoldlar hidroksiapatit temelli biyoseramikler ile katkılandırılmıştır. Hidroksiapatitin biyoçözünürlüğünü ve biyoaktivitesini arttırmak için içeriğinde zengin silikat iyonları içeren bir alümina silikat minerali doğal pomza (PM) minerali HA'nın içerisine katkılanarak skafold formlarında kullanılmıştır. %7,5 PM katkılı HA ve saf HA tozlarının sentezi yapılarak 1100℃'de sinterlenmiştir. Sinterlenen biyoseramik tozları, freeze-gelation metoduyla aljinat polimer matrisi ile birleştirilerek çapraz bağlı poroz skafoldlar sentezlenmiştir. PM katkılı HA ile entegre edilmiş skafoldlara antibakteriyel ajan olarak Teikoplanin etken maddesini içeren Targocid ilacı entegre edilmiştir. Bu Teikoplanin yüklü Aljinat matrisli mineral katkılı skafoldlar aşamalı ilaç salınım mekanizmasıyla kemik rejenerasyonları ve tedavisi için antibakteriyel özellikte geliştirilmiştir. Geliştirilen kompozit skafoldlar; morfolojik, kimyasal, termal ve biyolojik (in-vitro şişme davranışı, biyoaktivite, antibakteriyel etkinlik ve biyouyumluluk) analizleri ile karakterize edilmiştir. Aljinat matrisli pomza katkısı yapılmış hidroksiapatit (Alg-HA-PM) skafoldlarda hücresel aktiviteleri destekleyici birbirlerine bağlı gözenek yapısı gözlemlenmiştir. Pomza ilavesi, HA'nın yüksek kristalin stabilitesini azaltarak yeniden mineralleşme yeteneğini arttırmıştır. Teikoplanin entegre edilmiş skafoldlar disk difüzyon yöntemi ile gerçekleştirilen antibakteriyel testlerde gram negatif: Escherichia coli (E.coli) ve gram pozitif: Staphylococcus aureus (S. Aureus) bakteri türlerine karşı antibakteriyel etkinlik göstermiştir. Geliştirilen bu skafoldlar, yüksek biyoaktivite, uygun morfolojik yapı düşük sitotoksisite ve antibakteriyel etkinlikleri nedeniyle kemik enfeksiyonları tedavisinde ilaç salınımı gerçekleştirerek doku yenilenmesini teşvik edici uygulamalarda yüksek kullanım potansiyeline sahip olacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
In the field of tissue engineering and regenerative medicine, the need for innovative biomimetic and bioactive biomaterials for repair and regeneration of damaged bone tissues is increasing. Among the biomaterials used for this purpose, natural polymer-based hydrogels and scaffolds stand out due to their biocompatibility and biodegradability as well as their properties supporting cell proliferation and tissue integrity. The produced scaffolds should be porous and have a structure similar to natural bone tissue which is suitable for vital continuity, such as cell adhesion, proliferation and blood flow. Hydroxyapatite (HA), a calcium phosphate compound found in the inorganic composition of bone, is a bioceramic material frequently used as a filler material and scaffold for repair and regeneration of bone tissue due to its biocompatibility and bioactive properties. However, the high crystalline stability of synthetically produced HA limits its biodegradability and causes tissue repair to be prolonged. Therefore, various ion-doped HA forms containing ions found in natural bone structure to increase the biodegradability of HA are being investigated. Within the scope of this thesis study, hydrogel scaffolds based on alginate (Alg), a natural polysaccharide due to its biocompatible structure, extracellular matrix (ECM)-like morphology and gel-forming ability, were investigated for bone regeneration and drug delivery applications as a suitable matrix material. Alginate polymer matrix scaffolds were doped with hydroxyapatite-based bioceramics. In order to increase the biodegradability and bioactivity of hydroxyapatite, an alumina silicate mineral, natural pumice (PM) mineral containing rich silicate ions was doped into HA and used in scaffold forms. 7.5% PM-doped HA and pure HA powders were synthesized and sintered at 1100℃. Sintered bioceramic powders were combined with alginate polymer matrix by freeze-gelation method to synthesize cross-linked porous scaffolds. Targocid drug containing Teicoplanin active ingredient as an antibacterial agent was composed into scaffolds integrated with PM doped HA. These Teicoplanin loaded alginate matrix mineral doped scaffolds were developed with antibacterial properties for bone regeneration and treatments with a gradual drug release mechanism. The developed composite scaffolds were characterized by morphological, chemical, thermal and biological (in-vitro swelling behavior, bioactivity, antibacterial activity and biocompatibility) analyses. Interconnected porous structure supporting cellular activities was observed in alginate matrixed pumice doped hydroxyapatite (Alg-HA-PM) scaffolds. Pumice addition decreased the high crystalline stability of HA and increased its remineralization ability. Teicoplanin integrated scaffolds have shown antibacterial activity against gram negative: Escherichia coli (E. coli) and gram positive: Staphylococcus aureus (S. Aureus) bacterial species in antibacterial tests performed by disk diffusion method. These developed scaffolds are expected to have high potential for use in the applications promoting tissue regeneration by providing drug release in the treatments of bone infections due to their high bioactivity, suitable morphological structure, low cytotoxicity and antibacterial activity.
Benzer Tezler
- Biyopolimer katkılı mikrobiyal aracılı kalsit çökelmesi ile iyileştirilen kum zeminlerin bazı geoteknik özelliklerinin araştırılması
Investigation of some geotechnical properties of sand soils improved by microbial-induced calcite precipitation with biopolymer additives
MUTLU ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMET ÇELİK
DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN AKOĞUZ
- Fabrication of polymer-bioactive glass nanocomposite materials in bone tissue engineering applications
Kemik doku mühendisliği uygulamaları için polimer–biyoaktif cam nanokompozit malzemelerin üretilmesi
SEZA ÖZGE GÖNEN
Doktora
İngilizce
2016
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY
DOÇ. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin vakum infiltrasyon yöntemi ile üretimi
Production of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites by vacuum infiltration method
ESMA ÜNGÖRMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma TeknolojileriKırıkkale ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP ÇALIN
- Parçacık ve fiber takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of particle and fiber reinforced polymer matrix composite materialsproduction and characterization of particle and fiber reinforced polymer matrix composite materials
FURKAN YENİLMEZ
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik Bilimleriİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLVEN MUTLU
- Üç boyutlu biyoyazıcıda koyun ve sentetik hidroksiapatit matrisli MgO VE Al2O3 takviyeli biyomalzeme uygulamalarının gerçekleştirilmesi
Implementation of MgO AND Al2O3 reinforced biomaterials with sheep and synthetic hydroxyapatite matrix in a three-dimensional bioprinter
AYSU AKILLI ARI
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikKarabük ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE EVLEN
DOÇ. DR. NERMİN DEMİRKOL