Jelatin ve kalsiyum fosfat temelli kriyojellerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of gelatine and calcium phosphate based cryogels
Yazar: NEVSAL KEMENÇE
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİMET KARAGÜLLE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Doku nakli = Tissue transplantation ; Jelatin = Gelatin ; Kemik defektleri = Bone defects ; Kemik dokusu = Bone tissue ; Kemik rejenerasyonu = Bone regeneration

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, jelatin ve kalsiyum fosfat temelli kriyojel doku iskelelerinin üretilmesi ve karakterizasyonudur. Çalışmanın ilk kısmında, farklı polimer kompozisyonlarındaki 3 boyutlu jelatin ve kalsiyum fosfat temelli kriyojeller, kriyojelasyon tekniği ile üretilmiştir. Çalışmada, jelatin ve hidroksiapatitin farklı oranlarda hazırlanan karışımlarından üretilen kriyojellerde, çapraz bağlayıcı olarak gluteraldehit kullanılmıştır. Kriyojellerin gözeneklilikleri, gözeneklerin birbiri ile bağlantısı ve morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş, kriyojellerin şişme özellikleri analiz edilmiş, mekanik özellikleri belirlenmiş ve in vitro degredasyonları izlenmiştir. % 4, % 6, % 8 ve % 10 jelatin konsantrasyonlarında, % 0.1, % 0.5, % 1, % 2, gluteraldehit konsantrasyonlarında ve 90:10, 70:30 ve 50:50 Jelatin:HA oranlarında üretilmiş olan şişmiş haldeki kriyojellere, % 40, % 60, % 80 ve % 90 sıkıştırma uygulanarak mekanik dayanımları test edilmiştir. 50:50 jelatin:HA oranındaki içeriğine sahip kriyojel, 2038.28 ± 40.72 kPa ile mekanik olarak en yüksek dayanıma sahiptir. Kriyojellerin degredasyonu incelenmiştir; % 10, % 8 , % 4 ve % 6 jelatin konsantrasyonunda üretilen kriyojeller sırasıyla, 4, 8, 14 ve 16 haftada % 100 degrede olmuştur. % 0.1, % 0.5, % 1, % 2 gluteraldehit konsantrasyonunda hazırlanan kriyojeller sırasıyla 12, 16, 18 ve 22 haftada, % 100 degrede olmuştur. Jelatin ve HA' den oluşan kriyojellerin degredasyon profili incelenmiştir; 10. haftada, 90:10, 70:30 ve 50:50 jelatin:HA içeriğine sahip kriyojeller, sırasıyla, % 97 ± 0.99, % 88 ± 1.64 ve % 79 ± 5.31 degrede olmuştur. Hidroksiapatit (HA) yapısal ve kimyasal özelliğinden dolayı degredasyon süresini uzatmaktadır. Farklı bileşen ve konsantrasyonlarda üretilen kriyojel doku iskelelerinin kimyasal yapısı FT-IR ile analiz edilmiştir. Civa porozimetresi kullanılarak, kriyojelasyon metodu ile üretilen doku iskelelerinin, gözenek boyut dağılımları ve % gözeneklilikleri analiz edilmiştir. Yapılan çalışmalar kriyojellerin, şişme davranışlarının, mekanik özelliklerinin ve degredasyon profillerinin içeriklerindeki jelatin/hidroksiapatit/gluteraldehit oranlarının değişimi ile değiştiğini göstermiştir. Üretilen biyobozunur jelatin temelli kriyojellerden farklı gluteraldehit konsantrasyonlarında üretilenleri seçilmiştir. Bu doku iskeleleri in vitro hücre kültürüne tabi tutulmuştur. Ve kriyojel doku iskelelerinin sahip olduğu özelliklerin, hücrelerin doku iskelesine bağlanması, doku iskelesi içinde gelişmesi ve hücresel aktiviteler üzerinde etkilerinin olduğu ortaya koyulmuştur.

Abstract:
The aim of this thesis study is the production and characterization of gelatine and calcium phosphate-based cryogels. In the first part of this study, three dimensional gelatine and calcium phosphate based cryogels which have different polymer composition were prepared by using cryogelation technique. In this study, in the cryogel prepared from mixtures of different gelatine and hydroxyapatite ratios, glutaraldehyde was used as the cross-linker. Scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the porosity of cryogels, the interconnection and morphology of pores, their swelling properties were analysed, and mechanical properties and degradation behaviour of the cryogels were investigated. The mechanical strength of the swollen cryogels prepared with 4%, 6%, 8% and 10% concentrations of gelatine, 0.1%, 0.5%, 1%, 2% concentrations of glutaraldehyde, and 90:10, 70:30 and 50:50 ratios of gelatine: HA ratios, were tested by applying 40%, 60%, 80% and 90% compression. The cryogel having 50:50 gelatin: HA ratio content, had the highest mechanical strength with 2038.28 ± 40.72 kPa. Cryogels degradation was examined; cryogels prepared with 10%, 8%, 4% and 6% gelatine concentration degraded 100%, in 4, 8, 14 and 16 weeks, respectively. The cryogels prepared with 0.1%, 0.5%, 1%, 2% glutaraldehyde concentration degraded 100% in 12, 16, 18 and 22 weeks, respectively. The degradation profile of the cryogels consisting gelatin and HA was investigated; at 10. week, the cryogels having 90:10, 70:30 and 50:50 jelatin:HA content, degraded 97% ± 0.99, 88% ± 1.64 and 79% ± 5.31, respectively Hydroxyapatite (HA), due to its structural and chemical properties, extended the degradation rate. The chemical structure of the cryogel scaffolds prepared with different content and concentrations was analyzed by FT-IR. By using mercury porosimetry the pore size distribution and % porosity of the scaffold prepared by cryogelation method was analyzed. The studies showed that swelling behaviour, mechanical properties and degradation profile of the cryogels changed with change in the gelatin/hydroxyapatite/glutaraldehyde ratio. From the prepared biodegradable gelatine based cryogels, the cryogels prepared with different glutaraldehyde concentrations were selected. And in vitro cell cultures were performed on those scaffolds. And it was shown that the properties that cryogel scaffolds had, had affect on the cell adherence, proliferation and cellular activity.