Kitosan-ipek fibroin karışım filmlerinin biyomedikal uygulamaları için yapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural and mechanical properties of chitosan-silk fibroin blend films for biomedical applications
- Tez No: 957572
- Danışmanlar: PROF. DR. BAKİ AKSAKAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Biyomedikal ve biyomühendislik uygulamalarında örneğin; yapay doku, yapay damar, yara örtüsü malzemeler ve ilaç taşıma sistemleri gibi ugulamalarda biyopolimerlerde özellikle ipek fibroin (SF), kitosan (CH), kolojen vb. polimerler, yara iyileştirici, canlı organizmalarla uyumluluk, geçirgenlik gibi önemli özelliklerinden dolayı son zamanlardaki araştırmalarda öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle doğal polimerler olan ve ipek kozalarından elde edilen ipek fibroin (SF) ile kitinin çözünebilir bir türevi olan kitosan (CH) karışımına çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit (GA) ve plastikleştirici olarak gliserol (GLY) katkılayarak bu biyokompozit filmlerin yapısal ve mekanik özellikleri (mekanik dayanım, elastiklik, vb.) iyileştirilmiş ve çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek potansiyel malzemeleri elde etmek amaçlanmıştır. Mekanik test ölçüm sonuçlarından artan SF oranıyla SF/CH biyokompozit filmlerinin %25 SF katkılı filmler için çekme dayanımının maksimum olduğu (53 MPa) olduğu görülmüştür. Çapraz bağlayıcı GA etkisi ile filmlerin çekme dayanımları ve young modülü değerleri genel olarak %2,5 – 5 oranlarında maksimum olduğu ve filmlerin mekanik özelliklerinin güçlendiği görülmüştür. Fakat rijitleşen filmlerin uzayabilirliklerini modifiye etmek için kullanılan plastikleştirici GLY katkısının optimal oranının %20 olduğu belirlenmiştir. Yine xxi mekanik dayanım ve uzayabilirlik açısından optimal film bileşiminin SF/CH(25/75)+ GA(%5)+GLY(%20) olduğu belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda uzun süreli termal işlemlerin filmlerin mekanik, yapısal, spektroskopik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca bu süreçlerde çapraz bağlayıcı ve plastikleştiricinin rolü detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Filmlerin gerilim-relaksasyon süreçlerinde relaksasyon sürecinin ilk 1-2 dakikasında hızlı ve daha sonra yavaş bir süreç meydana geldiği gözlenmiştir. Relaksasyon modüllerinin zamanın logaritması ile genel olarak lineer bağımlılık gösterdiği anlaşılmıştır. SF/CH (25/75) filmlerinin farklı deformasyon seviyelerinden elastik iyileşme süreleri artan çapraz bağlama oranı ile azaldığı belirlenmiştir. GA'nın bu süreçleri hızlandırdığı görülmüştür. Bunun tersine ise çapraz bağlı SF/CH biyokompozit filmlerinin iyileşme sürelerini plastikleştirici GLY ün arttırdığı dolayısıyla süreci yavaşlattığı belirlenmiştir. GA nın ve GLY nin SF/CH biyokompozit filmlerin mekanik, yapısal, spektroskopik, su tutma ve çözünme ve termal özelliklerine etkileri FT-ıR/ATR, UV-viz, DSC, TGA-DTG, XRD, SEM, Temas Açısı test metotları kullanılarak detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Ayrıca elde edilen biyokompozit filmlerin canlı organizmalarda çeşitli potansiyel kullanımları için filmlerinin biyouyumluluk, hemouyumluk ve yara iyileştirme potansiyeli özellikleri MTT hücre testleri, kan uyumluluk testleri ve in vitro çizik testi kullanılarak araştırılmıştır. Elde edilen SF/CH +GA+GLY kompozit filmlerinin toksik özellik göstermediği, kan ile uyumlu olduğu (yüksek hemouyumluluk) ve yara kapanma yüzdesinin yüksek olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent biomedical and bioengineering applications—such as artificial tissues, vascular grafts, wound dressings, and drug delivery systems—biopolymers including silk fibroin (SF), chitosan (CH), and collagen have attracted considerable research interest due to their key properties such as wound healing capacity, biocompatibility, and permeability. In this thesis study, it was aimed to develop potential materials suitable for various biomedical applications by enhancing the structural and mechanical properties (e.g., mechanical strength, elasticity) of biocomposite films composed of natural polymers—silk fibroin (SF) derived from silkworm cocoons and chitosan (CH), a soluble derivative of chitin. For this purpose, glutaraldehyde (GA) was used as a crosslinking agent and glycerol (GLY) as a plasticizer. Mechanical test results indicated that the tensile strength of SF/CH biocomposite films increased with the addition of SF, reaching a maximum value of 53 MPa for films containing 25% SF. The incorporation of GA enhanced the tensile strength and Young's modulus of the films, with optimal improvements observed at GA concentrations of 2.5–5%, suggesting a significant strengthening effect. However, as the films became more rigid due to crosslinking, the addition of GLY as a xxi plasticizer was necessary to modify and improve film flexibility. The optimal plasticizer concentration was found to be 20%. Based on both tensile strength and elongation properties, the optimal film composition was determined to be SF/CH (25/75) + GA (5%) + GLY (20%). The effects of long-term thermal treatments at various temperatures on the mechanical, structural, and spectroscopic properties of the films were thoroughly investigated, along with the specific roles of the crosslinker and plasticizer in these processes. Stress-relaxation studies revealed a two-stage relaxation process: a rapid initial phase within the first 1–2 minutes followed by a slower phase. Relaxation modulus was generally found to exhibit a linear dependence on the logarithm of time. Elastic recovery times under different deformation levels decreased with increasing GA concentration, indicating that GA accelerates recovery processes. In contrast, increasing GLY content led to prolonged recovery times, suggesting a decelerating effect. The influences of GA and GLY on the mechanical, structural, spectroscopic, water retention, solubility, and thermal properties of the SF/CH biocomposite films were comprehensively examined using a range of analytical techniques, including FT-IR/ATR, UV-Vis spectroscopy, DSC, TGA-DTG, XRD, SEM, and contact angle measurements. Moreover, the biocompatibility, hemocompatibility, and wound healing potential of the resulting biocomposite films were evaluated for potential in vivo applications. These assessments were conducted through MTT cytotoxicity assays, blood compatibility tests, and in vitro scratch assays. The results demonstrated that the SF/CH + GA + GLY composite films exhibited no cytotoxic effects, showed high hemocompatibility, and promoted a high percentage of wound closure.
Benzer Tezler
- Yara örtüsü olarak aloe vera yüklü kitosan / fibroin nanoliflerinin hazırlanması ve ilaç salım kinetiğinin incelenmesi
Preparation of aloe vera loaded kitosan / fibroin nanolifers as wound cover and investigation of drug emission kinetics
HASAN YETİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiFırat ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR DEMİR
- Mezenkimal kök hücrelerin osteojenik farklılaşmasında çeşitli biyoreaktör performanslarının karşılaştırılması
Comparison of different bioreactor performances for osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells
IŞIL GERÇEK BEŞKARDEŞ
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Yapay tendon olarak kullanılmak üzere elektro eğirme yöntemi ile doğal/sentetik polimerik membranların hazırlanması
Natural/ synthetic polymeric membranes preparation with electro spinning method for use in artificial tendon
UĞUR BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADRİYE TUZLAKOĞLU
- Bioactive agent loaded hydrogel systems for dental tissue engineering applications
Diş doku mühendisliği uygulamalarına yönelik biyoaktif ajan yüklü hidrojel sistemleri
DENİZ HAZAL ATİLA
Doktora
İngilizce
2021
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN TEZCANER
PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI
- Üç boyutlu biyobaskılama yöntemi ile kronik yaraların tedavisi için hidrojel yara örtülerin geliştirilmesi
Development of hydrogel dressings for the treatment of chronic wounds by three-dimensional bioprinting method
HATİCE KÜBRA SEKİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE ALARÇİN