Kemik doku mühendisliğinde kullanılmak üzere aljinat/ipek fibroin bazlı hidrojel ve kriyojel üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of alginate-silk fibroin based hydrogel and cryogel for bone tissue engineering
- Tez No: 959065
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ VELİ ÖZBOLAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Doku Mühendisliği Anabilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Kemik doku mühendisliği, otolog ve allojenik greftlerin sınırlamaları ve komplikasyonlarına alternatif çözümler sunan multidisipliner bir alandır. Bu alanın temel hedefi, kemik kırıkları, doku kayıpları ve kemik kanseri gibi klinik sorunların tedavisine katkı sağlamak amacıyla, hedef dokuya biyolojik, mekanik ve yapısal açıdan uygun özellikler sunan doku iskeleleri geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda, doğal veya sentetik biyopolimerler kullanılarak doğal kemik hücre dışı matriksini taklit eden, üç boyutlu ve gözenekli yapılar tasarlanmaktadır. Geliştirilen iskelelerin, hücre adezyonu ve proliferasyonuna olanak tanıyacak şekilde biyouyumlu olması, fizyolojik streslere karşı yeterli mekanik dayanıklılık göstermesi ve osteojenik süreci desteklemesi beklenmektedir. Bu tezde, kemik doku mühendisliği uygulamaları için aljinat, oksitlenmiş aljinat, ipek fibroin ve farklı oranlarda hidroksiapatit kullanılarak hidrojel ve kriyojel sistemler geliştirilmiştir. Sistemlerin çapraz bağlanması için iki farklı kalsiyum klorür (CaCl₂) konsantrasyonu (%0,1 M ve %0,3 M) tercih edilmiştir. Elde edilen hidrojel ve kriyojel sistemlerinin karakterizasyonu kapsamında, viskozite analizleri gerçekleştirilmiş ve tüm gruplarda kayma incelmesi davranışı gözlemlenmiştir. Viskozite, hidroksiapatit oranının artışıyla birlikte anlamlı şekilde yükselmiş; bu durum hidroksiapatitin fiziksel dolgu görevi görerek zincirler arası hareketliliği sınırlamasıyla açıklanmıştır. Kayma incelmesi, malzemelerin 3B baskı veya enjeksiyon gibi uygulamalarda işlenebilirliğini artırmaktadır. Ayrıca, açısal frekans tarama testleri ile sistemlerin viskoelastik özellikleri değerlendirilmiştir. Elde edilen depolama modülü (G') değerleri, özellikle kriyojel sistemlerde daha yüksek bulunmuş; bu da yapıların elastik özelliklerinin baskın olduğunu göstermektedir. Bu bağlamda, G' > G'' ilişkisi hem hidrojeller hem de kriyojeller sistemlerde viskoelastik katı özelliği sergilemiştir. Şişme analizleri kapsamında, iskelelerin sıvı tutma kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Bu özellik, hücre metabolizması için gerekli olan besinlerin taşınımı ve atıkların uzaklaştırılması açısından kritik öneme sahiptir. Kriyojellerin daha gözenekli bir yapıya sahip olmaları nedeniyle, hidrojellere kıyasla daha yüksek şişme oranlarına sahip oldukları belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Bone tissue engineering is a multidisciplinary field that offers alternative solutions to the limitations and complications of autologous and allogeneic grafts. The primary objective of this field is to develop tissue scaffolds that provide biologically, mechanically, and structurally appropriate properties for the target tissue, thereby contributing to the treatment of clinical conditions such as bone fractures, tissue loss, and bone cancer. To this end, three-dimensional and porous structures that mimic the natural bone extracellular matrix are designed using natural or synthetic biopolymers. These scaffolds are expected to be biocompatible to support cell adhesion and proliferation, exhibit sufficient mechanical strength to withstand physiological stresses, and facilitate osteogenesis. In this thesis, hydrogel and cryogel systems were developed using alginate, oxidized alginate, silk fibroin, and hydroxyapatite at varying concentrations for bone tissue engineering applications. Two different calcium chloride (CaCl₂) concentrations (0.1 M and 0.3 M) were used as crosslinking agents. Within the scope of characterization, viscosity analyses were performed, and all groups exhibited shear-thinning behavior. The viscosity significantly increased with increasing HAp content, which was attributed to hydroxyapatite acting as a physical filler that limited the mobility of polymer chains. This shear-thinning behavior improves the processability of the materials in applications such as 3D printing and injection molding. In addition, the viscoelastic properties of the systems were evaluated through frequency sweep tests. The storage modulus (G') values were found to be higher in cryogel systems, indicating dominant elastic behavior. The relationship G' > G'' was observed in both hydrogel and cryogel samples, confirming their viscoelastic solid characteristics. The swelling behavior of the scaffolds was also comparatively assessed. The ability of a scaffold to retain fluid is critically important for nutrient transport and waste removal in tissue environments. Cryogels exhibited higher swelling ratios than hydrogels, which can be attributed to their more porous and interconnected structure, allowing for greater fluid uptake.
Benzer Tezler
- Nanocomposite scaffolds containing metal nanoparticles
Metal nanotanecik içeren nanokompozit yapı iskeleleri
AYŞEN AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Doku mühendisliğinde malzemeye ve hücresel özelliklere ait imgelerin görüntü işleme teknikleri ile değerlendirilmesi
Assessement of images related to materials and cellular features in tissue engineering by image processing techniques
TANSEL UYAR
Doktora
Türkçe
2018
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYKUT ERDAMAR
- 3-dimensional boron-doped hydroxyapatite/baghdadite porous scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için 3-boyutlu boron katkılı hidroksiapatit/bağdadit gözenekli iskeleler
HOSSEIN JODATI
Doktora
İngilizce
2023
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER EVİS
PROF. DR. VOLKAN ŞAHİN
- Differentiation of cord blood mesencymal stem cells to bone tissue for tissue engineering applications
Kordon kanı mezenkimal kök hücrelerinden doku mühendisliğinde kullanılmak üzere kemik doku farklılaşması
ELİF KARACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTEN YAZGAN KARATAŞ
PROF. CANDAN TAMERLER
- Kitosan ile modifiye edilmiş hidroksiapatit/zirkonya/45S5 biyocam kompozit kemik iskelesinin 3D yazıcı kullanılarak üretimi: Mekanik ve biyolojik özellikler
Fabrication of chitosan-modified hydroxyapatite/zirconia/45S5 bioglass composite bone scaffold using 3D printing: Mechanical and biological properties
RUKEN DAŞ
Doktora
Türkçe
2025
BiyomühendislikHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT AKTAŞ