Kekik özütü kullanarak yeşil sentezlenmiş gümüş nanopartikül katkılı PCL/PLA nanokompozit fiber üretimi, karakterizasyonu ve antibakteriyel etkisinin araştırılması
Fabrication, characterization and investigation of antibacterial effect of PCL/PLA nanocomposite fiber comprising green synthesized silver nanoparticles using thyme extract
Yazar: CANSU GÜNEŞ ÇİMEN
Danışman: PROF. DR. AHMET AVCI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Sinir dokuda meydana gelebilecek hasar kademeli olarak birçok biyolojik ve fonksiyonel bozukluğa yol açabilmektedir. Sinir dokunun kendini yenileyebilme kapasitesi yetişkinlerde genellikle sınırlıdır. Bu tez kapsamında yapılan çalışmada sinir doku onarımında kullanılacak biyouyumlu, biyolojik olarak parçalanabilir, mekanik, kimyasal ve biyolojik özellikleri açısından doğal sinir dokusuyla yakından eşleşebilen, nöral hücrelerin büyümesi için gerekli topografik, elektriksel özelliklere sahip, nöronların yapışmasına, çoğalmasına ve nihayetinde sinir oluşturmasına izin verebilecek ideal bir sentetik doku iskelesinin geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu bağlamda, nano ölçekli lifli yapı iskeleleri, hücrelerin bu döngüyü sağlayabilmesi için en uygun ortamı sağlayabilir. Nanofiberlerin iskele uygulamalarında yaygın olarak tercih edilme sebebi temel olarak nano boyutları ile ince lifli yapıları oluşturabilmesi; yüksek gözeneklilikleri ile çeşitli biyomoleküllerin eklenebilmesi için vücut dokusu ortamlarının yapısal özellikleriyle yakından eşleşmesidir. Bu çalışmada, PCL ve PLA polimerleri kullanılarak elektro-eğirme tekniği ile üretilen nanofiberlerin bu sinir doku iskelesi özelliklerini karşılayacağı düşünülmüştür. PLA ve PCL, FDA tarafından sinir kılavuz kanalı olarak kullanım onaylı polimerlerdir. PLA kırılgan ve yüksek bir bozunma oranına sahipken, PCL yüksek esnekliğe ve yavaş biyolojik bozunma oranına sahiptir. Bu malzemelerin avantajlarını birleştirerek dengeli ve ayarlanabilir özellikli tek bir sistem üretmenin iskele özelliklerini iyileştireceği beklenmektedir. Elekto-eğirme ile üretilen PCL/PLA nanokompozit iskeleye gümüş nanopartiküllerin ilave edilmesi ile gümüşün antibakteriyel ve antimikrobiyal özellikleri, gümüşün kekik ekstraktı kullanılarak yeşil sentezi ile de kekiğin antiseptik, karminatif, antimikrobiyal ve antioksidatif özellikleri kazandırılmıştır. Üretimi gerçekleştirilen nanofiberlerin morfolojik, termal, kimyasal, mekanik, biyobozunurluk özellikleri ve antibakteriyel aktiviteleri incelenmiştir. Yapılan araştırma ve deneysel çalışma sonuçlarına göre ortalama 280 nm fiber çapına sahip, morfolojik olarak homojen, hidrofobik özelliği yüksek, E.coli ve S.aureus bakterilerine karşı dirençli, gerilme mukavemeti PCL /PLA nanofibere oranla yüksek, biyobozunur özellikte nanofiber iskeleler elde edilmiştir. Elektro-eğirme yöntemiyle Thymus Vulgaris L. ekstraktı kullanarak enkapsüle olmuş gümüş nanopartikül katkılı PCL/PLA nanofiberlerin doku mühendisliği uygulamalarında kullanım potansiyeli olduğu önerilebilir.

Abstract:
Damage to the nervous tissue can gradually lead to many functional and biological disorders. The capacity of nerve tissue to regenerate itself is usually limited in adults. In the scope of this thesis, It is aimed to develop a synthetic tissue scaffold, that allows neurons to adhere, proliferate and ultimately form nerves, which is biocompatible, biodegradable, has ability of closely matching to natural nerve tissue in terms of its mechanical, chemical, biological and topographical properties. In this context, fibrous scaffolds in nanoscale can provide the most suitable environment for cells to carry out this proliferation cycle. The reason why nanofibers are widely preferred in tissue scaffolding applications is that they can form fine fibrous structures with their nano size, and their property of high porosity closely matches the structural properties of body tissue environments for the addition of various biomolecules. In this study, it was thought that nanofibers produced by electrospinning technique using PCL and PLA polymers would meet these neural scaffold properties. PLA and PCL are FDA-approved polymers for use as nerve guide channels. PLA is brittle and has a high degradation rate, while PCL has high flexibility and slow biodegradation. It is expected that producing a single system with balanced and adjustable features by combining the advantages of these materials will improve the scaffold properties. The antibacterial and antimicrobial properties of silver and the antiseptic, carminative, antimicrobial and anti-oxidative properties of thyme have been imparted to the PCL/PLA nanocomposite scaffold with the addition of green synthesized silver nanoparticles using thyme extract. The morphological, thermal, chemical, mechanical, biodegradation properties and antibacterial activities of the produced nanofibers were examined. According to the results of the researches and experimental studies, biodegradable nanofiber scaffold with an average fiber diameter of 280 nm that is morphologically homogeneous, highly hydrophobic, higher tensile strength than PCL /PLA nanofiber and resistant to E.coli and S. aureus bacteria were obtained. It can be suggested that the use of encapsulated silver nanoparticle using Thymus Vulgaris L. extract doped PCL/PLA nanofibers produced by electrospinning method has the potential in tissue engineering applications.